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。
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お礼
ありがとうございます。前に同じ質問あったんですね。 この場を借りて、ほかの回答者の方にもお礼申し上げます。