体重下降对体重的影响如何？

我最近买了一辆公路自行车，和一位还是新手的朋友一起去旅行了。

我们的身高大致相同，但他的体重要高得多（我为1m81体重为67-68kg，而他的体重为80-85kg）。

在下马路时，他轻松地超越了我。这让我感到奇怪：

假设两个人具有完全相同的特征（相同的自行车，相同的高度，相同的设备……），但体重不同，形状也不同（一个人适合，另一个人超重或肌肉发达）。如果他们俩都完美骑行（即以最佳方式），谁会走得更快？

如果道路和轮胎完全光滑且没有空气，物理学告诉我们，这两个人将以完全相同的速度行驶。

从理论上讲，如果较重的人的体重是脂肪而不是肌肉的结果，那么较重的人的空气动力学形状就较小，因此，如果道路和轮胎仍然完全光滑，并且有空气，则较轻的人应该更快（假设（“空气动力学理论”是正确的）。

现在，再加上一个事实，那就是道路和轮胎并不完美，而且我可能已经忘记了重要因素，如何知道哪一个会更快？

我本可以在物理学界问这个问题，但我敢打赌这是自行车界众所周知的事情。

较重的人会向风展示更多的区域，但这可以通过两个因素来缓解：自行车对风提供了固定的面积，并且由于2/3幂定律，较重的人展示的面积不成比例。如果仅按质量乘以一个比例来缩放骑手，体积就会成比例地增加，但是正面区域会按重量比的2/3乘以比例缩放，因为沿行进方向的尺寸没有贡献。这两个方面都意味着，在坡度恒定的情况下，沉重的骑行者会在没有动力输入的情况下下降得更快。

如果要爬上山比较困难，那就必须更容易下山。

假设您是两颗形状相同且密度从一英里下降的岩石。相对终端速度是多少？

工作中的两个力等于最终速度

• 重力= c1 * r ^ 3

• 风阻= c2 * r ^ 2

重力/风阻= c3 * r

速度1 /速度2 = r1 / r2

如果一个人重两倍

r1 ^ 3 / r2 ^ 3 = 2

r1 / r2 = 2 ^ 1/3 = 1.26 =速度1 /速度2

好吧，你不是一块石头，而是骑自行车。同样的力量在起作用。

上升时，您为重量支付全价，下降时，您只得到立方根的有偿包装。

如果您将聚苯乙烯泡沫球和相同大小的岩石球放在真空中，它们将掉落得完全一样。这是因为它们以相同的重力加速度加速。

两者都下降时，将其势能转换为动能，因此：

质量x Grav_accel x高度= 1/2 x质量x速度^ 2

我们可以看到物体有多大的重量都没有关系，因为质量在等式的两边。该速度是唯一成正比的身高使两个对象落入相同。

现在，如果将它们放在空气环境中-两个物体都必须克服空气阻力。

空气阻力并不取决于物体的质量，而仅取决于其形状，速度和环境。如果两个物体下落相同，则它们都需要相同的能量来克服空气阻力。该能量来自物体的动能，以将空气分子推开。

但是，由于较重的物体从一开始就具有较大的势能（最终具有较大的动能），因此空气阻力所占的动能相对较小。

质量x重力加速度x高度= 1/2 x质量x速度^ 2 + 1/2 x速度^ 2 x Some_constant

这就是为什么较重的对象在拖动环境中下落得更快的原因。

现在，如果对象具有相同的密度，并且一个更大，更重，另一个更小，更轻：

空气阻力取决于阻力系数，而阻力系数主要取决于横截面。质量（密度恒定时）取决于体积。

球体的体积为：4/3 xπxr ^ 3，球体的横截面为πxr ^ 2

这意味着对于较大的物体，质量的增加速度比“横截面”的半径快1.33 x倍，从而使它们具有下降的优势。

这就是为什么相同材料的尘埃落得非常非常缓慢，而相同材料的块状物却很快落下的原因。

如果重人和轻人除了体重以外在所有方面都是相同的（例如，–警告，仅是思想实验；不要这样做–喝一公升汞后的人与您对决），那么重人将是直线下坡更快。

原因是有更大的重力将它们拉下山，而到目前为止，最重要的阻力是空气阻力，它取决于速度和形状（我们假定是相同的），而不是质量。这意味着，当在山上随心所欲地滑行时，沉重的自行车手将能够在空气阻力平衡重力之前更快地行驶。当您在方程式中加上踩踏力时，情况也是如此，因为我们假设两个骑车人都可以输出完全相同的力量。

但是，由于我做了很多简化的假设，因此这幅图并不完全现实。实际上，沉重的骑自行车的人会更大，因此会有更大的空气阻力。我不确定在那里会有什么取舍。我还假设较重的骑车人将具有与较轻的骑车人相同的滚动阻力。那不是真的，但是空气阻力要重要得多，所以这不会有太大的不同。另外，我只看直线速度。在实际骑行中，您必须转弯，这通常需要减慢速度。较重的自行车手需要更早制动，因为在给定速度下，他们有更多的动能渗入制动器。我不确定会抵消多少收益。

假设两个人的形状相同（但是他的密度更高，因此他的体重也更多）：

如果没有空气，由于重力加速度（两者都相同），两个人将以相同的速度行驶。

如果存在通常的气氛，则由于重力（相同的加速度），两者都会向下加速，并且空气阻力会相同（形状相同，并且在开始时是比较时刻）速度）。当力与质量成比例地使您加速时，阻力将比您的朋友减速得更少，因此他将达到更大的速度。