Egyetlen állat sem használja olyan hatékonyan az energiát, mint az emberek, amikor mozgunk. amíg két keréken csináljuk.

kerékpárfizika

A kerékpár eredete Karl von Drais német feltaláló "sétagépéhez" vezethető vissza, aki 1817-ben megalkotta az immár népszerű szállítójármű elődjét. A készülékből hiányzott a pedál meghajtása, de még így is gyorsabban haladt, mint a lovaskocsik, és sokkal gyorsabban, mint ami gyalogosan lehetséges. A mai rendszeres kerékpárokkal egy átlagos felnőtt négyszer gyorsabban tud utazni, mint a gyors mozgás. Más szavakkal: az emberek sokkal hatékonyabban használják izomenergiánkat, amikor kerékpározunk.

A mozgás ezen eszközeinek tisztán fizikai szempontból történő vizsgálata és összehasonlítása másokkal kezdhetjük a kerékpáros erejének mérlegelésével. Ezt úgy kapjuk meg, hogy megszorozzuk sebességét a különböző ellenállási erők összegével, amelyeket le kell győznie. Az ilyen erők elsősorban a talajjal és a környező levegővel való kölcsönhatásnak köszönhetők. A talaj hatására a versenyző megtapasztalja az úgynevezett gördülési ellenállást. Ez nagyrészt független a sebességtől és arányos a motoros és járműve együttes tömegével. Ezt az arányosságot egy olyan állandón keresztül fejezik ki, amely a gumiabroncs és a burkolat közötti súrlódástól függ: a súrlódási együtthatótól. Nem változtathatjuk meg az útfelületet, de jelentősen csökkenthetjük a súrlódást, ha a megfelelő kerekeket választjuk.

Mivel a gördülő súrlódás is arányos a tömeggel, minél alacsonyabb a motoros tömege, annál kevesebb erőfeszítést kell megtenniük. Ezenkívül ez segít az emelkedésben is, mivel a súlynak van egy olyan része, amely ellenzi a mozgást. Kétségtelenül a könnyű anyagok felhasználása is segít a jármű felépítésében. De mivel maga a versenyző járul hozzá a legjobban a teljes tömeghez, sokkal előnyösebb stratégia az, ha gyakrabban biciklizünk és fogyunk vele. Csak a hivatásos kerékpározásnál, ahol a másodperc tizede számít, érdemes viselni a velocipede minden felesleges grammjának eltávolításához szükséges technológia használatának költségeit.

A gördülő súrlódási erő állandó nagyságába belefoglaljuk - általában hallgatólagosan - azokat a súrlódási veszteségeket, amelyek akkor fordulnak elő, amikor az izomenergiát áttesszük a hajtókerékre, mivel ez a mennyiség szintén alig függ a sebességtől. Mindenesetre a modern kerékpárok forgattyúinak, láncának és csapágyainak veszteségei viszonylag kicsiek, a teljesítmény 90 és 95 százalék között mozog. Ezt mindenekelőtt meg kell köszönnünk a golyóscsapágyaknak, amelyek gördüléssel helyettesítik a csúszást, amely nagy veszteségeket és kopást eredményez. Ez energiamegtakarítást tesz lehetővé. A 19. század közepén történt találmánya jelentős lendületet adott a kerékpár fejlődésének.