这一设计主要是根据物理学上的简单机械斜面的物理知识。首先还是通过关于几个公式来更加形象的来说明这一问题：

如果把木块当做咱们的车，图片中的斜面当做是咱们需要开车上山的斜坡路面，此时在上山时汽车需要的动力公式为：W动力=FL

但是汽车自己自身有需要有一部分力去抵御重力做功，所以这一部分的重力做工的公式为：W斜面克服重力=Gh 又因为W动力=W斜面克服重力，所以FL=Gh

咱们还可以从上图看到分别匀速拉动两个质量相同的小车到达相同高度，试验发现斜面越长的相对来说就越省力。

所以也就是因为这样的原理，所以就需要将原本坡度较大的山坡路，以盘旋式或者“s”形式来减小其坡度，这样也就增大了机械效率。也就使车辆行驶相等的高度的两个路段，汽车如果在克服重力做功相等的情况下，路程L越大，所需的力F越小。由于汽车功率一定，所输出的力也有个极限。为避免过载，所以减缓坡度，增加路程，才够力爬所以也就有了盘山公路。