自転車に乗ったことがある人なら誰でもこの経験を持っているでしょう。タイヤが空気がたっぷり入っていれば、自転車はとてもスムーズに走れ、全く疲れません。しかし、タイヤが空気が不足していると、走行に力がかかるので、自転車に乗る前にはタイヤが空気がたっぷり入っているかどうかを確認します。では、なぜタイヤの空気が不足していると走行に力がかかるのでしょうか？
観察すると、空気が不足したタイヤと地面の接触面積が大きくなることに気づきます。これは「摩擦力」が大きくなる理由でしょうか？直観的にはそう思えますが、物理学によれば、一般的に摩擦力は接触面積とは無関係で、接触材料と圧力にのみ関係しています。しかも、自転車の動力を供給するホイールは後輪であり、後輪の摩擦力は前に向かって作用するため、摩擦力が大きければ走行に力がかかるはずです。
実際、自転車の運行が困難になる原因は「力」が大きくなることではなく、「力矩」が大きくなることです。タイヤが空気が不足していると、地面の支持力の作用点と重力の作用点が離れ、重力は支持力の作用点を中心に力矩を発生します。この力矩は、チェーンによって発生する動力に「抵抗」を与え、当然、ペダルを漕ぐのが難しくなります。タイヤが空気が不足しているほど、自転車に乗るのが難しくなります。