No.3ベストアンサー
- 回答日時:
歩く時の体の筋肉の動きと自転車を動かす時の筋肉の動きの差が
主な原因です。
自転車をこぐ筋肉の動きをスムースに効率よく前進運動に変換する
自転車の機構も原因の一つです。
人が歩く時は、
1)体の重さを支え姿勢を垂直に維持し静止する(物理的なエネルギー
は0ですが、生物はこれにもかなりのエネルギーを消費します)。
2)その姿勢から手脚を前に出し、同時に脚で地面を蹴り体を持ち
上げ、前に移動させる。
3)脚を着地点に降ろし、他の脚を引き出す。手をこれに合わせて
動かす。(両脚が揃った瞬間は片足立ちの静止(1)と見なせる。)
以下、1)~3)を繰り返す。
この一連の動きで大事な点は、体の重心は蛙が跳ぶように上下にピョン
ピョンしながら前に移動し、しかもその動きはリズムが有ることです。
つまり、歩いていると常に、体の持ち上げ下ろし、加速減速運動を
している訳です。
それぞれが、かなりの運動で、多くのエネルギが消費されることです。
自転車は、体重の大部分が車体で支えられ、重心の上下移動が無く、
一度スピード乗れば慣性を利用した小刻みな加速減速の無い省エネな
運動で済むということです。(手の運動も必要ありません。)
大事なのは脚の運動ですが、基本的に交互な上下運動のみで脚を前に
動かす運動はペダルの利用で大幅に効率化してあります。
最も強く力の有る太股の筋肉で踏み込めば、ペダルに連動して他方の
脚はほぼ自動的に戻るからです。戻る方の脚は休むことができるとも
言えます。
歩く場合は引かれる脚はそれほど休めません。
歩くときに地面を蹴る足は、地面と足底の滑り摩擦で仕事をしています。
これに対し、自転車の車輪はグリップ確保程度の滑り摩擦と前進時の
転がり摩擦で仕事をします。
転がり摩擦は滑り摩擦の1/10以下と言われています。
これも自転車が効率の良い原因の一つです。
軽量な自転車を動かすためのエネルギロスに比べ、使ったエネルギが
前進のエネルギーに転換される効率が、歩く場合の5倍程高くなるわけです。
自転車が今の10倍くらい重ければ、歩く方が省エネかもしれません。
興味お有りなら下記URLを見てください。
参考URL:http://landship.sub.jp/stocktaking/archives/0001 …
No.5
- 回答日時:
「機構部の自由度」の問題です。
自由度が低いから「慣性力」が利用できたり、「摩擦力」云々と言うように「効率」を上げることができるわけです。
これらは「結果」であり、この結果を導く「原因」は「機構部の自由度」になります。
以下の私の回答を参考にしてください。
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa4417550.html
(ここでは「一般人」としていますが・・・)
一輪車、自転車(二輪)、脚漕ぎタイプの四輪自転車。
移動を目的とする機構の自由度としては、低くなる順番です。
人が乗って移動するのに、自由度が低くなるほど「楽」になります。つまりエネルギーをムダにせず、「移動」することだけにエネルギーを使う形になるので、「効率」が良くなるわけです。
自由度が低くなると「単機能」となり、できることに制限がかかります。
例えば自転車は、真横への移動は本来できない機構になっています。
「ヒト」はいろいろな事をしなければならないので「単機能」では困ります。
ですから関節の「自由度」を上げて、あらゆることができるようになっている反面、「効率」は良くないわけです。
これも原因と結果が反対かも知れません。
自由度が高くなったから、ヒトはいろいろな事ができるようになった。
が正しいかも知れません。
No.4
- 回答日時:
皆さんと同じ慣性力の差でしょう。
自転車と人は同じ速度で走り、突然止まる(エネルギーの供給を止めること。ブレーキをかける意味ではありません。)人は慣性力で数歩進みますが、止まります。自転車はそのまま進みます。空気抵抗やベアリングなどの摩擦がなければ、永遠に動き続けます。実際はそういうことはありませんので、空気抵抗や摩擦熱の分だけペダルを漕いでエネルギー補給すれば、永遠に動き続けます。
動き初めは、自転車の自重分だけ、人間の走り始めより初期エネルギーを使用しますが、動き始めたら、自転車が断然エネルギー効率はよいです。
慣性力を上手く使うか、使わないかの差です。
歩く時多少重心の上下運動を生じますが、大きな差では無いでしょう。
No.2
- 回答日時:
歩くという動作が非常に効率の悪い動作なのでしょう。
歩いている時に突然足を止めたことを想像してください。
同時に体全体がピタッと止まります。でも自転車なら、惰性で
前に進みます。これだけ効率が違うのです。
「車」という機構は自然界にはない機構であり、人類の大発明
です。
No.1
- 回答日時:
慣性をうまく利用できるからでしょう。
転がる力はそのまま前に進む力に変換されます。
摩擦力が少ないのもポイントでしょう。
つまり動かすまでは自転車を動かす余分な力がかかりますが、
動き始めるとそのロスを差し引いてあまりある
余力が生まれるということです。
実際、歩きだと1日40キロくらいが限界の人でも
自転車なら200キロくらい走れてしまうわけです。
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