自行车中的物理知识docx自行车中的物理知识 自行车中的物理知识的物理知识 1/17 自行车中的物理知识 2/17 自行车中的物理知识 3/17 自行车中的物理知识 4/17 自行车中的物理知识 自行车是我们日常生活一种普遍的交通工具 , 常见的有普通载重自 行车、轻便自行车、山地自行车、童车、赛车、电动自行车等 . 它结构 简单 , 方便实用。今天 , 就让我们来研究一 下自行车所蕴含的物理知识。 这是一种普通的自行车 , 在其涉及到很多物理知识 , 包括杠杆、轮 轴、摩擦、压强、能量的转化等力学、热学及光学知识 , 下面具体来分 析一下 . 一、力学知识家用自行车 摩擦方面 (1) 自行车车轮胎、车把套AG九游会、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹 , 增大接触面粗糙程度 . 增大摩擦力 . 5/17 自行车中的物理知识 (2) 车轴处经常上一些润滑油 , 以减小接触面粗糙程度 , 来减小摩擦 力. 所有车轴处均有滚珠 , 变滑动摩擦为滚动摩擦 , 来减小摩擦 , 转 动方便 . 6/17 自行车中的物理知识 滚珠 刹车时 , 需要纂紧刹车把 , 以增大刹车块与车圈之间的压力 , 从而增大摩擦力 , 紧蹬自行车前进时 , 后轮受到的摩擦力方向向前 , 是自行车前进 的动力 , 前轮受到的摩擦力方向向后 , 是自行车前进的阻力 ; 自行车靠惯性前进时 , 前后轮受到的摩擦力方向均向后 , 这两个力均是自行车前进 的阻力 . 压强方面 一般情况下,充足气的自行车轮胎着地面积大约为 S=2×10cm×5cm=100cm2,当一普通的成年人骑自行车前进时 , 自行车对地面的压力大约为 F=(500N+150N)=650N,可以计算出自行车对地面的压强约为 6.5 ×106Pa. (2) 在车轴拧螺母处要加一个垫圈 , 来增大受力面积 , 以减小压强 . 7/17 自行车中的物理知识 自行车的脚踏板做得扁而平 , 来增大受力面积 , 以减小它对脚的 压强 , 自行车的内胎要充够足量的气体 , 在气体的体积、温度一定时 , 气体的质量越大 , 压强越大 . 自行车的车座做得扁而平 ( 如图 ), 来增大受力面积 , 以减小它对身体的压强 . 车座 轮轴方面 自行车的车把相当于一个轮轴 , 车把相当于轮 , 前轴为轴 , 是一个省力杠杆 , 如图示 . 8/17 自行车中的物理知识 车把 (2) 自行车的脚踏板与轴也相当于一个轮轴 , 实质也为一个省力杠 杆. 脚踏 (3) 自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴 . 9/17 自行车中的物理知识 飞轮 杠杆方面 自行车的刹车把相当于一个省力杠杆 . 惯性方面 当人骑自行车前进时 , 停止蹬自行车后 , 自行车仍然向前走 , 是由于它有惯性 . 当人骑自行车前进时 , 若遇到紧急情况 , 一般情况下要先捏紧后刹车 , 然后再捏紧前刹车 , 或者前后一起捏紧 , 这样做是为了防止人由于惯性而向前飞出去 . 6. 能量转化方面 10/17 自行车中的物理知识 当人骑自行车下坡时 , 速度越来越快 , 是由于下坡时人和自行车的重力势能转化为人和自行车的动能 . 当人骑自行车上坡之前要紧蹬几下 , 目的是增大速度 , 来增大人和自行车的动能 , 这样上坡时动能转化为重力势能 , 能上得更高一些 . 二、声学方面 自行车的金属车钤发声是由于铃盖在不停的振动 , 而汽笛发声是由于汽笛内的气体不断的振动而引起的 . 金属车铃汽笛 三、热学知识 在夏天自行车轮胎内的气体不能充得太足 , 是为了防止自行车爆胎 , 因为对于质量、体积一定的气体 , 当温度越高 , 压强越大 , 当压强达到一定程度时 , 若超过了轮胎的承受能力 , 就会发生爆胎的情况 . 11/17 自行车中的物理知识 四、光学知识 在日常生活 , 自行车的后面都装有一个反光镜 , 它的设计很巧妙 , 是由三个相互垂直的平面镜组成一个立体直角 , 用其内表面作为反射面 , 这叫角反射器 . 当有光线从任意角度射向尾灯时 , 它都能把光“反向射回” , 当光线射向反光镜时 , 会使后面的人很容易看到 . 在夜间 , 当汽车灯光照到它前方的自行车尾灯上 , 无论入射方向如何 , 反射光都能反射到汽车上 , 其光强远大于一般的漫反射光 , 就如发光的红灯 , 足以让汽车的司机观察到 . 五、电学方面 电动自行车的基本原理是 : 由蓄电池提供电能 , 电动机驱动自行车。电动自行车是脚踏车的衍生物。于普通自行车相比 : 普通自行车电动自行车 车速 10-15km 15-20km 活动范围 15km 25-40km 是否省力否是 平均价格 300 左右 2500 左右 12/17 自行车中的物理知识 电动自行车 六、新型自行车 ⑴据英国《每日邮报》报道 , 英国里士满市政府推出一项新举措 , 鼓励家长使用一种酷似手推车的载物自行车。这种新型自行车不仅环 保, 还能让人远离交通拥堵的烦恼。 ⑵不得不见的宝马新型自行车 : 看来 , 小小自行车还蕴藏着这么多的物理知识啊 ! 涵盖广 , 意义深 , 说明只要善于思考 , 勤于发现 , 便能学到知识。 2010-03 13/17 自行车中的物理知识 1. 测量的运用 在测量跑到的长度时 , 可运用自行车。如普通车轮的直径是 0.71 米或 0.66 米。那么转过一圈长度为直径乘圆周率 , 即约 2.33 米或 2.07 米, 然后 , 让车沿这跑道滚动 , 记下滚动的圈数 n 则跑道长为 2.33n 米或 2.07n 米。 2. 力和运动的运用 减小与增大摩擦。车的前轴 , 轴及后轴均采用滚动以减小摩擦。为更进一步减小摩擦 , 人们常在这些部位加润滑剂。多处刻有凹凸不平的花纹以增大摩擦。如车的外胎 , 车的把手的塑料套 , 蹬板套 , 闸把 套等。变滚动摩擦为滑动摩擦以增大摩擦。如在刹车时, 车轮不再滚动 , 而在地面上滑动 , 摩擦大大增加了 , 故车可以迅速停驶。而在刹车的同 时, 手用力握紧闸把 , 增大刹车皮对钢圈的压力以达到制止车轮滚动的目的。 弹簧的减振作用。车的坐垫下安有许多根弹簧 , 利用它的缓冲作用以减小振动 压强知识的运用 自行车车胎上刻有载重量。如车载重过量, 则车胎受到压强太 大而被压破。 坐垫呈马鞍形 , 它能够增大坐垫与的接触面积以减小臀部所受压强 , 使人骑车不易感到疲劳。 14/17 自行车中的物理知识 简单机械知识的运用 自行车制动系统的车闸把与连杆是一个省力杠杆, 可增大对刹车皮 的拉力。自行车为了省力或省距离 , 还使用了轮轴 :: 脚踏板与链轮牙盘 ; 后轮与飞轮及龙头与转轴等。 功和机械能的知识的运用 根据功的原理 : 省力必定费距离。因此人们在上坡时 , 常骑“s”形路线就是这个道理 动能和重力势能的互相转化。如汽车上坡前 , 人们要加紧蹬几下, 就容易上去些 , 这里是动能转化为势能。而骑车下坡 , 不用蹬 , 车速也越来越快 , 此为势能转化为动能。 整体上自行车是费力机械 , 一般为省距离才骑自行车。顶风骑 车比顶风行走艰难 , 就是因为骑车费的力被“放大”了 惯性定律的运用 快速行驶的自行车 , 如果突然把前轮刹住 , 后轮会跳起来。这是因 为前轮受到阻力而突然停止运动 , 但车上的人和后轮没有受到阻力 , 根 据惯性定律 , 人和后轮要保持继续向前的运动状态。所以切记下坡或高 速行驶时 , 不能单独用自行车的前闸刹车 , 否则会出现翻车事自行车后轮驱动 , 后轮相对于地面其实是静摩擦 ( 和人走路一样 ) 虽然自行车相对 运动看起来是向前 , 但是轮子其实相对于地面是有向后的运动趋势 , 所 以此时摩擦力和相对运动方向相反 , 也就是摩擦力向前。 { 自行车后轮 15/17 自行车中的物理知识 驱动 , 后轮相对于地面其实是静摩擦 ( 和人走路一样 ) 虽然自行车相对运 动看起来是向前 , 但是轮子其实相对于地面是有向后的运动趋势 , 所以此时摩擦力和相对运动方向相反 , 也就是摩擦力向前。 前轮就不一样了 , 因为此时是地面的摩擦力使前轮运动 ( 这里和后轮是完全两种情况 , 很多人容易混为一谈 ), 首先 , 想象一个画面 , 静止在一个粗糙水平面上的轮子 , 你要使它向前运动 , 且不接触它 , 你只能向后拖动水平面 , 因此摩擦力只能向后。 } 故。普通自行车只有两个齿轮 ! 不同的车齿轮数是不一样的 , 越高级越多齿盘 , 脚蹬的这个我们叫它大齿盘 , 后面那个叫飞轮 , 飞轮固定在后轮上 , 飞轮转一圈 , 后轮转一圈 , 我们蹬脚踏 , 脚踏带动曲柄 , 曲柄转动大齿盘 , 大齿盘靠链条传动到 飞轮 , 车轮转动 ! 脚蹬一圈自行车走多远 , 取决于齿盘和飞轮的齿数比 , 齿数比越大 车轮转的越远 , 齿数比越小车轮转的越省力 总的来讲 : 自行车能前进的根本原因是摩擦力的作用。 轮胎与地面摩擦 , 地面给轮胎一个反作用力 , 推动车子前进。 人通过蹬踏 , 把腿部的力量传递到脚踏 , 脚踏牙盘 ( 你所说的前齿轮) 获得扭矩再利用链传动 ( 链条 ), 传递到飞轮 ( 后齿轮 ), 飞轮与塔基及车轴的安装配合 , 传递为对车条的扭矩拉力 , 从而带动车圈转动 , 最后通过车胎与地面的摩擦获得反作用力 , 前进。 16/17 自行车中的物理知识 牙盘与飞轮 ( 前、后齿轮 ) 具有不同的齿数 , 通过调整配合获得不同的齿数比 , 也就改变了传动比 , 从而获得你所需要的不同动力输出。比如你在上坡时希望省力 , 你就会通过变速 , 把前后齿轮比小 , 比如前面用最小齿轮而后面用最大齿轮 , 这样你就能轻松爬上一般的坡度了 ; 而 希望在平地快速骑行时是用前面的大齿轮带动小齿轮。 其实从能量守恒上讲 , 你从一个地方到达另一个地方路径相同的情况下总功是不变的 ~~但可以通过这样改变速度而改变做功的时间。 17/17

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