自行車(chē)中的物理知識(shí)

1、自行車(chē)是我們?nèi)粘Ｉ钪幸环N普遍的交通工具，常見(jiàn)的有普通載重自行車(chē)、輕便自行車(chē)、山地自行車(chē)、童車(chē)、賽車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)等它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便實(shí)用。今天，就讓我們來(lái)研究一下自行車(chē)中所蘊(yùn)含的物理知識(shí)。這是一種普通的自行車(chē)，在其中涉及到很多物理知識(shí)，包括杠桿、輪軸、摩擦、壓強(qiáng)、能量的轉(zhuǎn)化等力學(xué)、熱學(xué)及光學(xué)知識(shí)，下面具體來(lái)分析一下一、力學(xué)知識(shí) 家用自行車(chē)1摩擦方面 (1)自行車(chē)車(chē)輪胎、車(chē)把套、腳踏板以及剎車(chē)塊處均刻有一些花紋，增大接觸面粗糙程度增大摩擦力 (2)車(chē)軸處經(jīng)常上一些潤(rùn)滑油，以減小接觸面粗糙程度，來(lái)減小摩擦力(3)所有車(chē)軸處均有滾珠，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，來(lái)減小摩擦，轉(zhuǎn)動(dòng)方便 滾珠(4)剎車(chē)時(shí)，需要纂

2、緊剎車(chē)把，以增大剎車(chē)塊與車(chē)圈之間的壓力，從而增大摩擦力，(5)緊蹬自行車(chē)前進(jìn)時(shí)，后輪受到的摩擦力方向向前，是自行車(chē)前進(jìn)的動(dòng)力，前輪受到的摩擦力方向向后，是自行車(chē)前進(jìn)的阻力；自行車(chē)靠慣性前進(jìn)時(shí)，前后輪受到的摩擦力方向均向后，這兩個(gè)力均是自行車(chē)前進(jìn)的阻力2壓強(qiáng)方面(1)一般情況下，充足氣的自行車(chē)輪胎著地面積大約為S=2×10cm×5cm=100cm2，當(dāng)一普通的成年人騎自行車(chē)前進(jìn)時(shí)，自行車(chē)對(duì)地面的壓力大約為F=(500N+150N)=650N，可以計(jì)算出自行車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng)約為6.5×106Pa(2)在車(chē)軸擰螺母處要加一個(gè)墊圈，來(lái)增大受力面積，以減小壓強(qiáng)(3)自行車(chē)的腳

3、踏板做得扁而平，來(lái)增大受力面積，以減小它對(duì)腳的壓強(qiáng)，(4)自行車(chē)的內(nèi)胎要充夠足量的氣體，在氣體的體積、溫度一定時(shí)，氣體的質(zhì)量越大，壓強(qiáng)越大(5)自行車(chē)的車(chē)座做得扁而平（如圖），來(lái)增大受力面積，以減小它對(duì)身體的壓強(qiáng)3輪軸方面 (1)自行車(chē)的車(chē)把相當(dāng)于一個(gè)輪軸，車(chē)把相當(dāng)于輪，前軸為軸，是一個(gè)省力杠桿，如圖示 (2)自行車(chē)的腳踏板與中軸也相當(dāng)于一個(gè)輪軸，實(shí)質(zhì)也為一個(gè)省力杠桿4杠桿方面 自行車(chē)的剎車(chē)把相當(dāng)于一個(gè)省力杠桿 5慣性方面(1)當(dāng)人騎自行車(chē)前進(jìn)時(shí)，停止蹬自行車(chē)后，自行車(chē)仍然向前走，是由于它有慣性(2)當(dāng)人騎自行車(chē)前進(jìn)時(shí)，若遇到緊急情況，一般情況下要先捏緊后剎車(chē)，然后再捏緊前剎車(chē)，或者前后一起捏

4、緊，這樣做是為了防止人由于慣性而向前飛出去6能量轉(zhuǎn)化方面(1)當(dāng)人騎自行車(chē)下坡時(shí)，速度越來(lái)越快，是由于下坡時(shí)人和自行車(chē)的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為人和自行車(chē)的動(dòng)能(2)當(dāng)人騎自行車(chē)上坡之前要緊蹬幾下，目的是增大速度，來(lái)增大人和自行車(chē)的動(dòng)能，這樣上坡時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，能上得更高一些二、聲學(xué)方面(1)自行車(chē)的金屬車(chē)鈐發(fā)聲是由于鈴蓋在不停的振動(dòng)，而汽笛發(fā)聲是由于汽笛內(nèi)的氣體不的振動(dòng)而引起的1.測(cè)量中的運(yùn)用 在測(cè)量跑到的長(zhǎng)度時(shí)，可運(yùn)用自行車(chē)。如普通車(chē)輪的直徑是0.71米或0.66米。那么轉(zhuǎn)過(guò)一圈長(zhǎng)度為直徑乘圓周率，即約2.33米或2.07米，然后，讓車(chē)沿這跑道滾動(dòng)，記下滾動(dòng)的圈數(shù)n則跑道長(zhǎng)為2.33n米或2.

5、07n米。 2.力和運(yùn)動(dòng)的運(yùn)用 （1） 減小與增大摩擦。車(chē)的前軸，中軸及后軸均采用滾動(dòng)以減小摩擦。為更進(jìn)一步減小摩擦，人們常在這些部位加潤(rùn)滑劑。多處刻有凹凸不平的花紋以增大摩擦。如車(chē)的外胎，車(chē)的把手的塑料套，蹬板套，閘把套等。變滾動(dòng)摩擦為滑動(dòng)摩擦以增大摩擦。如在剎車(chē)時(shí)，車(chē)輪不再滾動(dòng)，而在地面上滑動(dòng)，摩擦大大增加了，故車(chē)可以迅速停駛。而在剎車(chē)的同時(shí)，手用力握緊閘把，增大剎車(chē)皮對(duì)鋼圈的壓力以達(dá)到制止車(chē)輪滾動(dòng)的目的。 （2） 彈簧的減振作用。車(chē)的坐墊下安有許多根彈簧，利用它的緩沖作用以減小振動(dòng) 3.壓強(qiáng)知識(shí)的運(yùn)用 （1）自行車(chē)車(chē)胎上刻有載重量。如車(chē)載重過(guò)量，則車(chē)胎受到壓強(qiáng)太大而被壓破。 （2）坐墊呈

6、馬鞍形，它能夠增大坐墊與人體的接觸面積以減小臀部所受壓強(qiáng)，使人騎車(chē)不易感到疲勞。 4.簡(jiǎn)單機(jī)械知識(shí)的運(yùn)用 自行車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)中的車(chē)閘把與連桿是一個(gè)省力杠桿，可增大對(duì)剎車(chē)皮的拉力。自行車(chē)為了省力或省距離，還使用了輪軸:：腳踏板與鏈輪牙盤(pán)；后輪與飛輪及龍頭與轉(zhuǎn)軸等。 5.功和機(jī)械能的知識(shí)的運(yùn)用 （1） 根據(jù)功的原理：省力必定費(fèi)距離。因此人們?cè)谏掀聲r(shí)，常騎“s”形路線(xiàn)就是這個(gè)道理 （2） 動(dòng)能和重力勢(shì)能的互相轉(zhuǎn)化。如汽車(chē)上坡前，人們要加緊蹬幾下，就容易上去些，這里是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能。而騎車(chē)下坡，不用蹬，車(chē)速也越來(lái)越快，此為勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。 （3） 整體上自行車(chē)是費(fèi)力機(jī)械，一般為省距離才騎自行車(chē)。頂風(fēng)騎車(chē)比

7、頂風(fēng)行走艱難，就是因?yàn)轵T車(chē)費(fèi)的力被“放大”了 6.慣性定律的運(yùn)用 快速行駛的自行車(chē)，如果突然把前輪剎住，后輪會(huì)跳起來(lái)。這是因?yàn)榍拜喪艿阶枇Χ蝗煌Ｖ惯\(yùn)動(dòng)，但車(chē)上的人和后輪沒(méi)有受到阻力，根據(jù)慣性定律，人和后輪要保持繼續(xù)向前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。所以切記下坡或高速行駛時(shí)，不能單獨(dú)用自行車(chē)的前閘剎車(chē)，否則會(huì)出現(xiàn)翻車(chē)事自行車(chē)后輪驅(qū)動(dòng)，后輪相對(duì)于地面其實(shí)是靜摩擦（和人走路一樣）雖然自行車(chē)相對(duì)運(yùn)動(dòng)看起來(lái)是向前，但是輪子其實(shí)相對(duì)于地面是有向后的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以此時(shí)摩擦力和相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，也就是摩擦力向前。 自行車(chē)后輪驅(qū)動(dòng)，后輪相對(duì)于地面其實(shí)是靜摩擦（和人走路一樣）雖然自行車(chē)相對(duì)運(yùn)動(dòng)看起來(lái)是向前，但是輪子其實(shí)相對(duì)于地面

8、是有向后的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以此時(shí)摩擦力和相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，也就是摩擦力向前。 前輪就不一樣了，因?yàn)榇藭r(shí)是地面的摩擦力使前輪運(yùn)動(dòng)（這里和后輪是完全兩種情況，很多人容易混為一談），首先，想象一個(gè)畫(huà)面，靜止在一個(gè)粗糙水平面上的輪子，你要使它向前運(yùn)動(dòng)，且不接觸它，你只能向后拖動(dòng)水平面，因此摩擦力只能向后。故。 普通自行車(chē)只有兩個(gè)齒輪！不同的車(chē)齒輪數(shù)是不一樣的，越高級(jí)越多齒盤(pán)，腳蹬的這個(gè)我們叫它大齒盤(pán)，后面那個(gè)叫飛輪，飛輪固定在后輪上，飛輪轉(zhuǎn)一圈，后輪轉(zhuǎn)一圈，我們蹬腳踏，腳踏帶動(dòng)曲柄，曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)大齒盤(pán)，大齒盤(pán)靠鏈條傳動(dòng)到飛輪，車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)！腳蹬一圈自行車(chē)走多遠(yuǎn)，取決于齒盤(pán)和飛輪的齒數(shù)比，齒數(shù)比越大車(chē)輪轉(zhuǎn)的越遠(yuǎn)，齒數(shù)比越小車(chē)輪轉(zhuǎn)的越省力 1.總的來(lái)講：自行車(chē)能前進(jìn)的根本原因是摩擦力的作用。輪胎與地面摩擦，地面給輪胎一個(gè)反作用力，推動(dòng)車(chē)子前進(jìn)。2.人通過(guò)蹬踏，把腿部的力量傳遞到腳踏，腳踏牙盤(pán)（你所說(shuō)的前齒輪）獲得扭矩再利用鏈傳動(dòng)（鏈條），傳遞到飛輪（后齒輪），飛輪與塔基及車(chē)軸的安裝配合，傳遞為對(duì)車(chē)條的扭矩拉力，從而帶動(dòng)車(chē)圈轉(zhuǎn)動(dòng)，最后通過(guò)車(chē)胎與地面的摩擦獲得反作用力，前進(jìn)。3.牙盤(pán)與飛輪（前、后齒輪）具有不同的齒數(shù)，通過(guò)調(diào)整配合獲得不同的齒數(shù)比，也就改變了傳動(dòng)比，從而獲得你所需要的不同動(dòng)力輸出。比如你在上