跑步機爬坡真的比較輕鬆?YouTuber實測結果出乎意料
許多人都認為,在跑步機上進行爬坡訓練會比實際爬山來得輕鬆。這種說法乍聽之下頗有道理,畢竟在跑步機上運動時,似乎不需要對抗地心引力將身體向上推升,而且戶外跑步還要面對風阻等額外因素。
但從物理學角度來看,這兩種運動方式其實應該相差無幾(為簡化問題,暫不考慮空氣阻力等因素)。根據伽利略相對論,在一個密閉空間中以等速移動時,根本無法判斷是否正在運動。就像坐在時速100公里的火車上,與因為鐵軌上有落葉而停駛一小時的火車,物理定律在這兩種情況下是完全相同的。
如果把跑步機搬到火車外,並設定與火車相同的速度,那麼跑步機上的你與火車內的跑者就能保持相對靜止。當然,前提是火車內的跑者不會撞到車廂盡頭的牆壁——這也算是健身房的一大優勢。
那麼坡度因素又該如何解釋呢?為此,YouTuber莫德設計了一個巧妙的思考實驗:想像你正在爬梯子,這很簡單;再想像梯子正以你攀爬的速度向下移動。在等速(非加速)狀態下,這兩種情況應該是等效的,唯一的差別在於後者不需要持續對抗地心引力。莫德實際用攀巖牆測試後,發現兩者的費力程度確實差不多。
在影片最後,莫德團隊用遙控車、跑步機和斜坡進行功率消耗測試。經過多次實驗,結果卻出乎意料:「斜坡測試平均比跑步機多消耗1瓦特功率,這個差異在大量測試中相當穩定。」這個與預期相反的結果讓莫德忍不住直呼「真的很惱人」。
曾參與惡搞地平論紀錄片的莫德坦言,這次經驗讓他對地平論者的處境產生共鳴:「我的第一反應是『該如何解釋這個與我認知相悖的結果』,這正是地平論者在紀錄片中的反應。」但他強調:「我理解這種感受,但絕不認同他們的觀點。即使是科學家,面對不如預期的實驗結果時,也會本能地懷疑『我哪裡做錯了』。」
莫德沒有就此放棄,而是開始思考其他可能影響實驗的因素。根據計算,風阻只能解釋約0.3瓦特的差異,但他們發現跑步機上的輪胎偶爾會打滑,導致遙控車實際做功減少。若假設斜坡測試沒有打滑問題(莫德強調這只是假設),加上風阻因素,或許就能解釋這個差異。他最後總結道:「我們需要改進實驗設計,才能確認真正的原因。」