为什么自行车赛运动员会从自行车上下来推行？最近双海赛中，全程有3个赛段中的坡度超过27%，这让很多运动员不得不从他们的自行车上下来推行上坡。没错，27%的坡对于一辆自行车而言已经是很陡的坡了。这就引出一个问题：你可以骑车上多陡坡度的斜坡？
我认为有两个原因使得斜坡过于陡峭。有很多种情况可以探究分析，但我假定斜坡之所以陡峭难上，首先因为这是一个长坡。你不可能积聚了很高的速度但在斜坡上维持这种疾行状态。如果你真可以做到的话，就可以直接骑车上墙了（当然很短一段时间内是可以的）。
首先我来观察一下人力所能到达的坡度极限。以下图片将有助于你分析：
在我们开始前，先来简单认识一下坡度这个概念。30%的坡度是什么意思？假如你沿坡上行，上行的竖直方向和水平方向长度比值再乘以100得出的值就是坡度。我们通常是以角度来表示坡度，但坡级本质上也是做了一件相同的事。我不确定国际上有没有通行表示坡度的字母，我就以r来表示，值等于高程差与其水平距离的百分比，其计算公式如下：坡度=（高程差/水平距离）×100%。
我们假设运动员以某个速度v前行。这个速度并不高，所以空气阻力不构成一个重要的考虑因素。要消耗多少能量才能以一个恒定的速度上坡？在此例中，我可以这样考虑：要消耗的能量等于自行车与运动员两者重力势能的变化量。整个过程中的能量变化涉及三个方面：自行车和运动员的质量、竖直方向的距离与我们称之为重力场的g。
当然，我关心的重点不是能量上的变化，我关心的是功率。功率的定义是能量的变化率（能量的变化与时间变化的比值）。你知道什么还有什么物理量取决于时间？没错，速度也取决于时间。因此，如果你把这两个量放在一个表达式内，功率就等于竖直方向上的速率与自行车的重力的乘积。你上行得越快，所需功率就越高，且路面越陡峭则速度对整体功率值的贡献越大。
如果只是移动自行车呢？功率是多少？当然，还有其他因素使得人要对自行车施力。车内部齿轮、踏板之间有摩擦力。不仅如此，运行中的轮胎也受到摩擦力和空气阻力的作用。但本次计算我要算出的最陡的坡度。运行的速度应保持缓慢，空气阻力可以忽略不计，其他因素产生的效应与爬坡所需的功率相比也很微小，故不用做考虑。
现在，我需要做一些估算来求解这个最陡坡度。假设运动员和赛车的质量和为75kg，运行的平均速度为2m/s。假如坡度为30°，功率要达到422W。这个功率可不是开玩笑的，我很肯定我也能产生422W的功率，但只能维持很短一段时间。
我的兄弟非常喜欢自行车。他告诉我他能以280W维持很长一段距离的骑行。你看我们能不能把这个平均功率增加到300W（你知道，专业自行车运动员肯定更厉害）？有了这个平均功率，只剩下两个关键因素了：速度与坡度。如果自行车运动员的速度只为1m/s，那么最陡的坡度就是45%。如果增加到4m/s，最陡坡度就下降到10%。
如果要我来设计一条自行车赛道，我不会让任何部分的坡度超过20%。如果超过20%，运动员倒不如下车推行来得更好。但请记住，这是一个自行车比赛不是竞走比赛。为什么在陡坡上行走反倒更容易？当你行走的时候，你的行进是不由速度决定的。你可以缓慢前行（功率因此也下降）不至于从车上掉下来。
现在，再来考虑另外一个问题：质心。对于一辆上坡的自行车，质心必然位于两个支持力的水平方向之间。在这种情况下，支持力就是两个轮胎与地面之间的接触部位产生的力。
这里有一张图表示的是自行车上山时的情况——当然，假如你爬坡，你的身体就会有点前倾。
有3个位置很重要。第一个是上面的点，代表车与人的质心。另外下面的两点代表轮胎与地面的接触点。最重要的一点是质心在后轮胎接触点之前。
斜坡要多陡才能使得质心刚刚好不超过后轮胎？让我做一番假设。我假设质心的高度是0.8m，质心离后轮胎接触点的距离是0.75m。这就意味着如果坡度为43°，质心就会直接移过后轮胎。稍微再陡一点，车手就会向后翻倒。如果你把这个坡度用百分比坡度表示，数值是93.7%。当然，我已经计算出来了，人力无论如何是无法骑行在这样一个陡坡之上的。
