Warum ist das Laufen über dieselbe Distanz anstrengender als Radfahren? Wenn wir einen Kilometer lang laufen, fühlen wir uns völlig erschöpft, aber wenn wir stattdessen Rad fahren, empfinden wir es als ein Kinderspiel. Beide Sportarten bewegen den Körper über dieselbe Distanz, und der Energieaufwand stammt aus derselben Quelle (hauptsächlich aus den Beinen). Das Radfahren verbraucht keine Energie, erhöht jedoch das Gewicht des Sportlers, aber warum fühlt sich das Laufen trotzdem anstrengender an als das Radfahren?
Manche sagen, dass die „Bewegungsmasse“ bei beiden Aktivitäten, Radfahren und Laufen über dieselbe Strecke, dieselbe Gesamtenergie (oder denselben Energieaufwand) erfordert. Diese Behauptung ist jedoch nicht haltbar. Denn der Energieaufwand besteht nicht darin, die Masse zu bewegen, sondern darin, die von Physikern als „Dissipationskräfte“ bezeichneten Kräfte zu überwinden, wie z. B. Wind- und Reibungswiderstand.
Um die physikalische Bedeutung von Radfahren und Laufen besser zu verstehen, können wir zwei halbquantitative Schätzungen vornehmen. Messungen zeigen, dass ein relativ leichtes Fahrrad bei gleichmäßiger Geschwindigkeit etwa 1 Newton Kraft benötigt, um die Reibung in der Nabe zu überwinden, und etwa 2 Newton Kraft, um die Rollreibung der Reifen zu überwinden. Bei einer Geschwindigkeit von 8 km/h beträgt der Windwiderstand ebenfalls etwa 1 Newton. Somit beträgt der Gesamtenergieaufwand zur Überwindung dieser „Dissipationskräfte“ etwa 4 Newton. Für 1 km Radfahren beträgt der Gesamtenergieaufwand etwa 4.000 Joule. Wenn die Geschwindigkeit verdoppelt wird (also auf 16 km/h), erhöht sich der Windwiderstand um das Vierfache, und der Gesamtenergieaufwand beträgt etwa 7.000 Joule. Wenn die Geschwindigkeit verdreifacht wird (also auf 24 km/h), erhöht sich der Windwiderstand auf 9 Newton, und der Energieaufwand für 1 km beträgt etwa 12.000 Joule.
Beim Laufen ist die Situation komplizierter und umfasst mindestens zwei Hauptbewegungen: die horizontale Bewegung des Körpers und den vertikalen Sprung des Schwerpunkts bei jedem Schritt. Gerade letzteres verbraucht eine Menge Energie beim Laufen. Für einen 70 kg schweren Läufer, der bei jedem Schritt etwa 15 cm nach oben springt, beträgt der Energieverbrauch pro Schritt etwa 100 Joule. Diese Energie wird letztlich in Wärme und Schall umgewandelt, wenn der Fuß auf den Boden auftrifft. Bei einer Schrittfrequenz von 925 Schritten pro Kilometer beträgt der Gesamtenergieaufwand beim Aufprall auf den Boden etwa 92.500 Joule. Im Vergleich zu dem oben genannten Gesamtenergieaufwand beim Radfahren ist die Antwort offensichtlich.
Wir können dies auch aus einer anderen Perspektive betrachten, nämlich dass der Energieaufwand bei beiden Sportarten aus dem aeroben Atemverbrauch des Sportlers stammt. Laut Schätzungen von Sportphysiologen beträgt der Energieverbrauch beim Laufen etwa 260.000 Joule pro Kilometer, was fast dreimal so viel ist wie der Energieaufwand zur Überwindung externer „Dissipationskräfte“! Diese zusätzliche Energie wird zur Überwindung interner „Reibungskräfte“ verwendet, wie z. B. das Schwitzen beim Laufen, was zeigt, dass der Körper eine Menge Wärme erzeugt, weshalb Läufer sich immer heißer fühlen und sogar stark schwitzen. Beim Radfahren ist dieser Energieverbrauch jedoch sehr gering. Bei einer Geschwindigkeit von 8 km/h tritt der Radfahrer etwa 32 Mal pro Minute in die Pedale (bei einer Frequenz, die der eines normalen Spaziergängers ähnelt), und außer dem periodischen Treten der Pedale bewegt sich der Oberkörper kaum. Bei gutem Fahrrad und Straßenverhältnissen ist der aerobe Atemverbrauch nur geringfügig höher als beim Gehen und weniger als ein Zehntel des Energieverbrauchs eines Läufers.
Die oben genannten Schätzungen und Messungen zeigen, dass das Radfahren über dieselbe Distanz tatsächlich viel weniger anstrengend ist als das Laufen.