骑自行车是一种低碳环保的出行方式 ， 当在骑行途中遇到爬坡路段时 ， 会非常吃力 。 如果所骑的是普通自行车 ， 可以采用“S”形路线的骑行方式 ， 让骑行变得轻松一些 。 那么 ， 这其中蕴含着什么原理呢？
从做功的角度来看 ， 坡作为物理学中的斜面模型 ， 如同杠杆、滑轮一样 ， 可以起到省力的作用 。 以杠杆为例 ， 动力臂的长度是阻力臂的几倍 ， 就能达到几倍的省力效果 ， 而同样对于光滑斜面来说 ， 斜面长度是高度的几倍 ， 就能达到几倍的省力效果 。 也就是说根据斜面原理 ， 斜度越小或者斜面越长 ， 则越省力 。
为什么斜度越小越省力呢？因为当物体处于斜面上时 ， 其中一部分重力会由斜面承担 。 由图1和图2可以看出 ， 物体的重力竖直向下 ， 重力可分解为两个相互垂直的分力：一个平行于斜面 ， 另一个则垂直于斜面 。 垂直于斜面的分力完全由斜面承担 ， 无需其他的力进行作用 。 也就是说 ， 斜面能够承担物体一部分重力 ， 而且斜度越小 ， 斜面所能承担的物体重力越大 。 当斜面的斜度为零时 ， 此时的斜面就变成了水平面 ， 垂直于斜面的力会达到最大值 ， 即等于物体的全部重力 。 当把物体从斜面底部向上推动时 ， 共需要克服两个力：一个是平行于斜面向下的分力 ， 另一个是物体与斜面之间的摩擦力 。 这两个作用力要比物体自身的重力要小 ， 所以推动物体向上行进会比垂直抬动更为省力 。
“S”形爬坡就是利用了斜面的特性 ， 达到了省力的目的 。 但“S”形爬坡也有一定的缺点 ， 那就是费时和做功多 。 相比于直线爬坡 ， “S”形爬坡的路程变长了 ， 在增速不多的情况下也就增加了爬坡的时间 ， 同时又要克服摩擦力做功 ， 因此爬坡所做的功也相应增加了 。
日常生活中使用的许多工具如斧头、小刀、螺丝、螺母 ， 还有盘山公路等也都是利用了斜面省力的原理 。
【骑自行车爬坡时 为什么走“S”形更省力】(转载自科普中国)
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