當前位置:首頁 » 理學法學 » 單車物理學
擴展閱讀
中國網路原創新人樂團 2021-03-31 20:26:56
黨政視頻素材 2021-03-31 20:25:44
廈門大學統計學碩士 2021-03-31 20:25:36

單車物理學

發布時間: 2021-03-29 07:03:31

『壹』 自行車的物理原理

自行車上的物理學知識

自行車的車架、輪胎、腳踏、剎車、鏈條等25個部件中,其基本部件缺一不可。其中,車架是自行車的骨架,它所承受的人和貨物的重量最大。按照各部件的工作特點,大致可將其分為導向系統、驅動系統、制動系統:

1、導向系統:由車把、前叉、前軸、前輪等部件組成。乘騎者可以通過操縱車把來改變行駛方向並保持車身平衡。

2、驅動(傳動或行走)系統:由腳蹬、中軸、鏈輪、曲柄、鏈條、飛輪、後軸、後輪等部件組成。人的腳的蹬力是靠腳蹬通過曲柄,鏈輪、鏈條、飛輪、後軸等部件傳動的,從而使自行車不斷前進。

3、制動系統:它由車閘部件組成、乘騎者可以隨時操縱車閘,使行駛的自行車減速、停使、確保行車安全。

此外,為了安全和美觀,以及從實用出發,還裝配了車燈,支架等部件。

下面來具體介紹一些與力學知識有關的自行車部件:

1、車架部件是構成自行車的基本結構體,也是自行車的骨架和主體,其他部件也都是直接或間接安裝在車架上的。

車架部件的結構形式有很多,但總體可以分為兩大類:即男式車架和女式車架。

車架一般採用普通碳素銅管經過焊接、組合而成。為了減輕管重量,提高強度,較高檔的自行車採用低合金鋼管製造。為了減少快速行駛的阻力,有的自行車還採用流線型的鋼管。

由於自行車是依靠人體自身的驅動力和騎車技能而行駛的,車架便成為承受自行車在行駛中所產生的沖擊載荷以及能否舒適、安全地運載人體的重要結構體,車架部件製造精度的優劣,將直接影響乘騎的安全、平穩、和輕快。一般輻條是等徑的,為了減輕重力,也有製成兩端大、中間小的變徑輻條,還有為了減少空氣阻力將輻條製成扁流線型

2、外胎:分軟邊胎和硬邊胎兩種。軟邊胎斷面較寬,能全部裹住內胎,著地面積比較大,能適宜多種道路行駛。硬邊胎自重輕,著地面積小適宜在平坦的道路上行駛,具有阻力小,行駛輕快等優點。

外胎上的花紋是為了增加與地面的摩擦力。山地自行車的外胎寬度特別寬,花紋較深也是適應越野山地用。

3、腳蹬部件:腳蹬部件裝配在中軸部件的左右曲柄上,是一個將平動力轉化為轉動力的裝置,自行車騎行時,腳踏力首先傳遞給腳蹬部件,,然後由腳蹬軸轉動曲柄,中軸,鏈條飛輪,使後輪轉動,從而使自行車前進。因此腳蹬部件的結構和規格是否合適,將直接影響騎車人的放腳位置是否合適,自行車的驅動能否順利進行。

腳踏:可分為整體式腳踏和組合式腳踏。無論什麼款式的腳踏都必須有腳踏面,必須安全可靠,具有一定的防滑性能,可以選用橡膠、塑料或金屬材料製造。腳踏必須轉動靈活。

4、前叉部件:前叉部件在自行車結構中處於前方部位,它的上端與車把部件相連,車架部件與前管配合,下端與前軸部件配合,組成自行車的導向系統。

轉動車把和前叉,可以使前輪改變方向,起到了自行車的導向作用。此外,還可以起到控制自行車行駛的作用。

前叉部件的受力情況屬懸臂梁性質,故前叉部件必須具有足夠的強度等性質。

5、鏈條:鏈條又稱車鏈、滾子鏈,安裝在連輪和飛輪上。其作用是將腳踏力由曲柄、鏈輪傳遞到飛輪和後輪上,帶動自行車前進。

鏈輪:用高強度鋼材製成,保證其達到需要的拉力。

6、飛輪:飛輪以內螺紋旋擰固定在後軸的右端,與鏈輪保持同一平面,並通過鏈條與鏈輪相連接,構成自行車的驅動系統。從結構上可分為單級飛輪和多級飛輪兩大類。

單級飛輪又稱為單鏈輪片飛輪,主要由外套、平擋和芯子、千斤、千斤簧、墊圈、絲擋幾鋼球等零件組成。

其單級飛輪工作原理:當向前踏動腳踏是,鏈條帶動飛輪向前轉動,這時飛輪內齒和千斤相含,飛輪的轉動力通過千斤傳到芯子,芯子帶動後軸和後輪轉動,自行車就前進了。

當停止踏動腳踏板時,鏈條和外套都不旋轉,但後輪在慣性作用下仍然帶動芯子和千斤向前轉動,這時飛輪內齒產生相對滑動,由此將芯子壓縮到芯子的槽口內,千斤又壓縮了千斤簧。當千斤齒頂滑到飛輪內齒頂端時,千斤簧被壓縮得最多,再稍微向前滑一點,千斤被千斤簧彈到齒根上,發出「嗒嗒」的聲響。芯子轉動加快,千斤也很快在各個飛輪內齒上滑動,發出「嗒嗒」的聲音。當反向踏動腳踏時,外套反向轉動,會加速千斤的滑動,使「嗒嗒」聲響得更急促。多級飛輪是自行車變速裝置中的一個重要部件。

多級飛輪是在單級飛輪的基礎上,增加幾片飛輪片,與中軸上的鏈輪結合,組成各種不同的傳遞比,從而改變了自行車的速度。

『貳』 騎單車的物理原理是什麼

自行車的原理是通過人的腳對腳蹬施加力,從而通過曲柄帶動鏈輪的轉動,鏈輪又通過鏈條帶動飛輪的轉動,飛輪進而後輪轉動。由於後輪與地面的摩擦力,使得後輪與地面不會相對滑動,而後輪在地面上滾動,整個車子就運動起來了。
通過對自行車的仔細的受力與動力學分析,可以發現,對於自行車來說,勻速運動是不存在的。就拿前輪來分析,由於輪子的對稱性,前輪的質心在它的中心,而在運動中,自行車前輪必然會受到地面的阻力,這個力不過前輪的中心,也就是不過前輪的質心,而車架通過前軸對前輪的力必然會過質心,這樣一來,前論受到的合外力矩必然不會為0,前輪不會勻速的轉動。騎自行車的時候,腳也不是一直都在用力蹬腳蹬,當腳用力蹬腳蹬時,車子就會加速,當不太用力時,車子又會減速,實際的騎自行車的過程就是交替地加速減速。
自行車中的各個輪子尺寸不是隨意的,除了從美觀的角度考慮,還要受到物理規律的制約。現在從物理學的角度對自行車中的各個輪子尺寸作出分析。
假設腳蹬到中軸的距離為R1,鏈輪的半徑為R2,飛輪的半徑R3,後輪的半徑為R4。腳蹬,曲柄,鏈輪的整體轉動慣量為I1,飛輪,後輪的整體轉動慣量I2。定義自行車速率與腳蹬速率的比值為速率效率。假設腳蹬的速率為V0
由腳蹬與鏈輪的角速度必須相等,飛輪與後輪的角速度必須相等,鏈輪與飛輪的蘇聯相等可以推出車子的速度V=V0*R2R4/R1R3 [1]
再假設地面給後輪的摩擦力為f,鏈條給後輪的作用力為f『,人蹬腳蹬的力F。後輪的角加速度為B,前輪的角加速度為B『
B*R3=B『*R2
對腳蹬,曲柄,鏈輪的整體,
FR1- f『R2=I1B』
對飛輪,後輪的整體,
f『R3- f R4=I2B
解得;F= f*R2R4/R1R3+I1BR3/R1R2+I2BR2/R1R3
我們可以把它分成幾個部分來考慮,克服地面摩擦的力f*R2R4/R1R3,克服腳蹬,曲柄,鏈輪的轉動慣量的力I1BR3/R1R2,克服飛輪,後輪的轉動慣量的力I2BR2/R1R3。
現利用控制變數的思路對自行車中的各個輪子尺寸進行討論。
當其他量一定時,R1越大,克服地面摩擦的力和克服飛輪,後輪的轉動慣量的力越小,但是速率效率就越小[即腳蹬的速率一定時,自行車的速率越小],而且R1越大時,I1就會越大,克服腳蹬,曲柄,鏈輪的轉動慣量的力不一定會變小。
當其他量一定時,R2越大,速率效率就越大,克服腳蹬,曲柄,鏈輪的轉動慣量的力越小,但是克服地面摩擦的力和克服飛輪,後輪的轉動慣量的力就會越大。
當其他量一定時,R3越大,克服地面摩擦的力和克服飛輪,後輪的轉動慣量的力就會越小,但是速率效率就越小,克服腳蹬,曲柄,鏈輪的轉動慣量的力越大。
當其他量一定時,R4越大,速率效率就越大,但是克服地面摩擦的力越大。
綜上所述,自行車中的各個輪子尺寸除了從美觀的角度考慮,還要受到物理規律的制約

『叄』 五個關於自行車的物理學問題

車把 輪軸(變形杠桿)
車腳踏板 輪軸(變形杠桿)
車把套有花紋 使表面粗糙,增大摩擦
車閘 杠桿
車鏈子 變滑動摩擦為滾動摩擦

『肆』 關於自行車的物理知識

首先,我們從車型說起:按照車輪的直徑,可以將自行車分為28型、26型等若干車型。也許有人要問,26、28是什麼意思。其實這個問題開始也困擾過我們。但是,後來我在修自行車的過程中,偶然發現車胎上寫著71cm,我找來捲尺,量出直徑,恰好為71cm,後來,通過查閱字典的單際單位。同理,24、26也如此!
下面是我的研究成果:
(一)前後輪摩擦力方面的問題
前後輪所受摩擦力方向是否一致?你可能會說 「不同」,但具體是什麼方向,也說不清楚。
正好,有些同學研究黑板擦問題。他們用黑板擦在黑板上滑動時,可以清楚地看到毛氈面變形,而變形方向與相對滑動方向恰恰相反,我從中大受啟發。
最後我們確定實驗研究法。
前輪:將一條厚海綿裹在車輪上,固定好,讓前輪自由轉動,保持前進狀態,然後剎車,這時車輪下的海綿都擠在車輪著地點的後方,由此推知地面給前輪一個向後的摩擦力與車前進方向相反,是阻力;對於後輪,我們先把它架空,驅動腳蹬,使車輪轉起來,然後讓它著地,在著地的一瞬間,發現海綿擠在車輪著地點的前面,實驗表明地面給車後輪一個向前的磨擦力,導致車前進,這也就是自行車能前進的原因。
結論:前輪受的磨擦力向後,後輪受的磨擦力向前。後輪提供車前進的動力。
(二)自行車輪胎中的物理知識
自行車的輪胎在自行車整個結構中佔有重要的地位,缺少了它,自行車就會失去生命,不能前進。同時,輪胎中也包含了許多的物理知識。
我讓幾個人騎不同型號的自行車,在較光滑的路面上(地面上的阻礙物,如小石子等已被除去),同時同地開始行進,行進途中保持相同的速度,行駛到規定的距離時,同時捏閘後,車輪與地面保持滑動磨擦,車輪與地面滑動磨擦測得的軌跡長短不同,經過多次實驗作出圖表。第一次我們發現普通車停的較快,經過多次實驗發現,在同樣的情況下,最先停下來的車型不大相同,沒有一定的規律性。這與理想狀態有一定差距(我們想像中的情景:在相同情況下,四輛自行車應同時停下來)。我們經過思考和研究認為,造成我們這一實驗失敗的主要因素有:閘皮與車輪的接觸程度不同,輪胎中充氣的質量有一定的差異,路面的狀況以及車速的把握上還有一定的欠缺,其他因素還有待我們去研究,經過多次研究討論我們決定調試配重並且調整好閘皮與鋼圈之間距離又經過實驗,我們發現粗糙的自行車輪胎與地面磨擦的軌跡較短。圖表如下:
捷安特 飛鴿 鳳凰(老式)
第一次 2.85m 3.08m 3.12m
第二次 2.30m 2.47m 2.59m
第三次 3.15m 3.23m 3.41m
第四次 2.66m 2.78m 2.99m

為什麼輪胎粗糙的自行車滑動距離較短呢?我們根據所學的物理知識做了解釋。當三種自行車的質量m一定時,自行車的加速度a為負值,a=μg,粗糙的輪胎與地面的動磨擦因數μ較大,磨擦力F也越大,加速度值越大,根據V0=at,s= 得 ,由此得出結論,輪胎越粗糙的自行車,在其他因素相同的情況下磨擦的軌跡越短。
(三)輻絲部分
一個車輪上共有36根輻絲,構成一個網狀結構,最初人們把自行車的輪胎設計成一個木製的圓盤,而現在設計成了輻絲,僅用36根很細的輻絲便起到了支撐作用,我們小組劉佳同學提出,當給輪胎施加豎直向下的壓力時,車輪水平方向的幾根輻絲是否受力,對此,我們組在指導老師的帶領下請教了一位修車的師傅,修車的師傅告訴我們,當給車施加向下的壓力時,車豎直方向上的上下各六根輻絲受到壓力,而水平方向上的輻絲也受力。我們為了討論水平方向輻絲是否受力,做了以下實驗,找一輛廢舊的童車的輪胎,兩人一起用力壓輪胎,觀察到輪胎幾乎沒有變形,而抽去輪胎水平方向兩側的輻絲,再用力壓輪胎,發現輪胎在豎直方向上壓扁了。所以水平方向也受力。因此自行車的輪胎選用了輻絲交叉的方法。
(四)自行車的傳動部分
自行車的運動主要是將人腳交替對腳踏板的壓力轉化為車輪與地面的磨擦力,轉化的重要部分是自行車的傳動部分。
自行車的傳動部分主要是由腳蹬「飛輪」、鏈條及後輪四部分組成。下面淺談一下自行車傳動部分的工作過程。人在騎車時,兩腳交替把腳蹬踩下「牙盤」轉動,由於「牙盤」和「飛輪」的小齒和鏈條相互咬合,帶動了後面飛輪的轉動,自行車後輪向前運動,使自行車向前行駛。這個過程雖然簡單,卻包含了不少的物理知識。
腳蹬和牙盤之間是省力的輪軸。因為腳蹬轉動半徑大於牙盤,所以蹬車時不必費太大的力。
使用帶齒的輪盤與鏈條相互咬合代替了皮帶傳動,增大了磨擦,更有力地帶動了「飛輪」的轉動。
自行車運動時「牙盤」與「飛輪」以相同速度轉動,根據我們所學的線速度公式V1=rw因v一定,所以 ,即r飛/r牙<1,所以ω飛/ω牙>1。即在相同的時間內,飛輪的轉動圈數大於牙盤的轉動圈數。而飛輪與後輪共軸,所以二者角速度相等,因此當牙盤轉一周時,後輪會轉幾周以此來提高速度。得到牙盤與飛輪角速度比,由此可得出,踏板所做圓周運動的角速度與車後輪(或前輪)的角速度比也為r2:r1。當知道車輪直徑時也可根據數單腳蹬踏板所做圓周運動的次數n估測自行車行駛距離,表達式為:變速自行車有多種「牙盤」與「飛輪」的比,比例的個數為牙盤個數x1乘以x2,其中當牙盤與飛輪的半徑比r1:r2越大時,蹬車子越費力,蹬車次數減少,多在下坡時使用;當r1:r2越小時,蹬車子越省力,但蹬車次數增多,以上是我們研究得出的一條結論,多用於上坡時。原理:蹬車時總是雙腳交替用力,當自行車行駛時阻力F2一定時,單腳蹬力F1與阻力之比為r1:r2;上坡時阻力F2增大,若用人體比較舒適的蹬力F1蹬自行車時,飛輪與牙盤r1:r2就需增大,下坡時F減小,此時若用相同的力F1蹬自行車,那麼飛輪與牙盤的比r1:r2就需減小。
使用充氣輪胎,還涉及了一個動量定理的物理知識,只有使t變長,F才能變小,從而起到緩沖作用。
我們研究了有關輪胎中的熱學知識。
自行車輪胎不是木製的而是在輪胎中充氣的好處:以減弱沿地面行駛時產生的震動。但是應注意的是,輪胎中充氣不能過滿。特別是在夏天,輪胎中的壓縮氣體受熱膨脹,當膨脹到一定程度時,輪胎的體積不再變化而壓強逐漸增大,根據物理知識p T,內部壓強增大,會導致爆破,因此在夏天不要將自行車停放在太陽底下,以免造成同樣的後果。
另外,我們准備進行車閘力矩問題的實驗,但由於各種自行車的車輛力矩相距甚遠,以及測量上的困難,我們後來放棄了。
此外,滾動軸承運用了滾動磨擦小於滑動磨擦;車架的三角形,運用了三角形的穩定性,變力易平衡等特性。

『伍』 自行車上的物理知識

你好!一般自行車中的物理知識有:
1.摩擦方面
2.壓強方面
3.輪軸方面
4.杠桿方面
5.慣性方面
6.能量轉化方面
7.聲學方面
8.齒輪傳動方面
9。
熱學知識
10。
光學知識
11.
電學方面

『陸』 自行車有哪些物理知識

這是我找的,你看看對不對生活中我們多多少少的遇到有關物理在生活中的應用,那是我們不可避免的。而有些則可能是我們早已習以為常的事,卻可能因為習慣而忘卻這就是物理呀。
而物理它有可能藏在哪裡呢?其實就三個字,生活中。只要我們善於觀察、發現、
加上思考,答案就可能在你的思考里出現。比如說我們所熟悉的自行車,無論是晴空萬里,還是風雨交加,我們騎著這心愛的坐騎,賓士在上學和放學的路上。作為我們出行的好夥伴,我們喜歡它,愛護它。自行車也很神奇,從它的構造和使用過程中,可以發現許多與物理有關的知識 ,自行車是我們日常生活中一種普遍的交通工具,常見的有普通載重自行車、輕便自行車、山地自行車、童車、賽車、電動自行車等。它結構簡單,方便實用,在其中涉及到很多物理知識,包括杠桿、輪軸、摩擦、壓強、能量的轉化等力學、熱學及光學知識,下面具體來分析一下。
1、摩擦方面
(1) 自行車車輪胎、車把套、腳踏板以及剎車塊處均刻有一些花紋,增大接觸面粗糙程度,增大摩擦力。
(2)車軸處經常上一些潤滑油,以減小接觸面粗糙程度,來減小摩擦力。
(3)所有車軸處均有滾珠,變滑動摩擦為滾動摩擦,來減小摩擦,轉動方便。
(4)剎車時,需要攥緊剎車把,以增大剎車塊與車圈之間的壓力,從而增大摩擦力,
(5)緊蹬自行車前進時,後輪受到的摩擦力方向向前,是自行車前進的動力,前輪受到的摩擦力方向向後,是自行車前進的阻力,自行車靠慣性前進時,前後輪受到的摩擦力方向均向後,這兩個力均是自行車前進的阻力。
(一)啟動、行駛過程中的摩擦力
當自行車啟動或行駛時,在鏈條驅動下,後輪逆時針轉動,輪胎與地面接觸處相對於地面有向後運動的趨勢,故地面對後輪施加向前的摩擦力,該摩擦力是自行車向前運動的動力。在此力的作用下,自行車整體具有向前運動的趨勢,自行車的前輪胎於地面接觸處具有向前運動的趨勢,則地面對前輪產生向後的摩擦力,在該摩擦力的作用下,前輪便沿著後輪相同的方向轉動起來,自行車向前運動,因此,人們也將後輪稱為主動輪,前輪稱為從動輪。當下雨或下雪天,地面摩擦力變小,自行車很容易摔倒,即平常說的打滑,其道理就在於此。自行車上輪胎上凹凸不平的花紋,就是為了增大摩擦力。
(二)剎車過程所受的摩擦力
摩擦力不僅關繫到自行車的啟動,對自行車的制動也非常關鍵。如果剎車性能不好,騎車人的安全就得不到保障。人捏剎車柄,使剎車線帶動剎車塊與輪胎靠緊,產生摩擦力,使自行車減速,最終停下來。摩擦力的大小取決於壓力的大小和接觸面的粗糙程度。以恆定的速度駕駛同一自行車、剎車力越大,摩擦力越大,自行車制動的越快;說明壓力越大,產生的摩擦力越大。新、舊兩輛自行車,在相同的速度下,用近似相同的力捏剎車柄,新車制動快,原因是舊車的剎車塊和車胎磨得比較光滑,產生的摩擦力很小。
2、壓強方面
(1)一般情況下,充足氣的自行車輪胎著地面積大約為S=2×10Cm×5cm=100×2cm,當一位普通的成年人騎自行車前進時,自行車對地面的壓力大約為F=(500N+150N)=650N,可以計算出自行車對地面的壓強為6、5×104Pa。(自行車輪胎上刻有載重量,如果車載過重,則車胎會因為過大的壓強而導致爆胎)
(2)在車軸擰螺母處要加一個墊圈,來增大受力面積,以減小壓強。
(3)自行車的腳踏板做得扁而平,來增大受力面積,以減小它對腳的壓強,
(4)自行車的內胎要充夠足量的氣體,在氣體的體積、溫度一定時,氣體的質量越大,壓強越大。
(5)自行車的車座做得扁而平,來增大受力面積,以減小它對身體的壓強。而坐墊呈馬鞍型,它能夠增大坐墊與人體的接觸面積以減小臀部所受壓強,使人騎車不易感到疲勞。
3、杠桿方面
(1) 自行車剎車手閘是一個省力杠桿,車後坐的載物夾也是杠桿。腳踏和中軸大齒輪組成一個省力輪軸,後輪上小齒輪和後輪組成一個費力輪軸。車把和前叉也構成省力輪軸。
4、慣性方面
(1)當人騎自行車前進時,停止蹬自行車後,自行車仍然向前走,是由於它有慣性。
(2)當人騎自行車前進時,若遇到緊急情況,一般情況下要先捏緊後剎車,然後再捏緊前剎車,或者前後一起捏緊,這樣做是為了防止人由於慣性而向前飛出去。
(3)快速行駛的自行車,如果突然把前輪剎住,後輪為什麼會跳起來。這是因為前輪受到阻力而突然停止運動,但車上的人和後輪沒有受到阻力,根據慣性定律,人和後輪要保持繼續向前的運動狀態,所以後輪會跳起來。切記下坡或高速行駛時,不能單獨用自行車的前閘剎車,否則會出現翻車事故!
5、能量轉化方面
(1)當人騎自行車下坡時,速度越來越快,是由於下坡時人和自行車的重力勢能轉化為人和自行車的動能。
(2)當人騎自行車上坡之前要緊蹬幾下,目的是增大速度,來增大人和自行車的動能,這樣上坡時動能轉化為重力勢能,能上得更高一些。
(3) 自行車的車支架上掛有一個彈簧,在它彈起時,彈簧的彈性勢能轉化為動能,車支架自動彈起。
(4) 自行車在不平的路面騎行時,車坐下被壓縮的彈簧產生彈力,彈簧的彈性勢能轉化為動能,彈簧起到減震作用。
減震系統
自行車裝有減震器。自行車共有5個地方進行了減震處理:三腳架、鞍座、車頭和前後輪胎,其中三腳架、鞍座、車頭運用彈簧減震,車身則靠輪胎減震。自行車震動時,整個車身具有了形變性,使人落下時與車身接觸的時間增長,受力變小,提高了舒適性。好比人從高處跳到水泥地上,腳會感到疼,如果在地面上鋪上軟墊,人再往下跳,即使是相同高度,感覺也不會那樣劇烈。通過減震不僅使騎車人感到舒適,也減少了自行車的磨損。
6、聲學方面
(1) 自行車的金屬車鈴發聲是由於鈴蓋在不停的振動。
(2) 自行車有些部位零件松動時,騎行時引起振動發生。
7、齒輪傳動方面
(1) 線速度和角速度的關系,設齒輪邊緣的線速度為v ,齒輪的半徑為R,齒輪轉動的角速度為ω,則有v = ωR。
(2)輪軸知識
A、中軸上的腳蹬和花盤齒輪:組成省力輪軸(腳蹬半徑大於花盤齒輪半徑)。
B、自行車手把與前叉軸:組成省力輪軸(手把轉動的半徑大於前叉軸的半徑)。
C、後軸上的齒輪和後輪:組成費力輪軸(齒輪半徑小於後輪半徑)。
8、穩定性方面
(1) 自行車之所以在行駛過程中不會傾倒,主要得益於物理學原理的應用。大家知道,凡是高速轉動的物體,其轉動方向會保持不變,物體便不會傾倒,這同旋轉的陀螺不會傾倒是一個道理。我們騎自行車是在前進的方向上給自行車一個力,使車輪轉動起來,車輪就能保持在一種平衡狀態,在利用車把轉動加以調節,自行車就可以往前行進了,一旦停下來,這種平衡沒了,自行車就會傾倒。
二、熱學知識
(1) 在夏天自行車輪胎內的氣體不能充得太足,是為了防止自行車爆胎,因為對 於質量、體積一定的氣體,當溫度越高,壓強越大,當壓強達到一定程度時,若超過了輪胎的承受能力,就會發生爆胎的情況。
(2) 用打氣筒給自行車車胎打氣時,不一會兒氣筒壁就會熱起來,是因為打氣筒的活塞壓縮氣體做功,氣體內能增加,氣體內能傳給筒壁,使筒壁溫度升高。同時打氣過程也是克服活塞和筒壁摩擦力做功過程,也使筒壁內能增加,溫度升高。
三、光學知識
(1) )在日常生活中,自行車的後面都裝有一個反光鏡,它的設計很巧妙,組裝是由三個相互垂直的平面鏡組成一個立體直角,用其內表面作為反射面,這叫角反射器。當有光線從任意角度射向尾燈時,它都能把光「反向射回」,當光線射向反光鏡時,會使後面的人很容易看到。在夜間,當汽車燈光照到它前方的自行車尾燈上,無論入射方向如何,反射光都能反射到汽車上,其光強遠大於一般的漫反射光,就如發光的紅燈,足以讓汽車的司機觀察到。
(2) 自行車鈴的金屬蓋是凸面鏡,能成正立、縮小的像。
四、電學方面
(1) 在有些自行車上裝有小型的發電裝置,它利用摩擦轉動,就像我們在實驗室中看到的手搖發電機一樣,發出的電能供給車燈工作,起到一定的照明作用。
五、功、機械能的知識運用
(1)根據功的原理:省力必定費距離。因此人們在上坡時,常騎「S形」路線就是這個道理。(相當於增加了斜面的長,可以省力,使上坡更容易)
(2)動能和重力勢能的相互轉化。
六、運動方面
(1)自行車的速度約為(3-5)m/s。
(2)以樹木為參照物,自行車是運動的。以與自行車相同速度的物體為參照物,則自行車是靜止的。
從這些方面可以看出,一輛自行車就以運用了這么多的物理知識,
有電學知識、力學知識、聲學知識、功的原理、熱學知識、慣性、摩擦力等等方面。可見物理知識對於我們的生活是那麼具有影響,所以我們應學好物理才是,而且我們應明白物理不應只限於課堂,而還應運用於生活,那才是學習的真正目的。

『柒』 自行車有哪些物理原理

1、摩擦方面

(1)自行車車輪胎、車把套、腳踏板以及剎車塊處均刻有一些花紋,增大接觸面粗糙程度,增大摩擦力。

(2)車軸處經常上一些潤滑油,以減小接觸面粗糙程度,來減小摩擦力。

(3)所有車軸處均有滾珠,變滑動摩擦為滾動摩擦,來減小摩擦,轉動方便。

(4)剎車時,需要纂緊剎車把,以增大剎車塊與車圈之間的壓力,從而增大摩擦力,

(5)緊蹬自行車前進時,後輪受到的摩擦力方向向前,是自行車前進的動力,前輪受到的摩擦力方向向後,是自行車前進的阻力;

自行車靠慣性前進時,前後輪受到的摩擦力方向均向後,這兩個力均是自行車前進的阻力。

2、壓強方面

(1)一般情況下,充足氣的自行車輪胎著地面積大約為

S=2×10Cm×5cm=100×cm2,當一普通的成年人騎自行車前進時,自行車對地面的壓力大約為F=(500N+150N)=650N,可以計算出自行車對地面的壓強為6。5×104Pa。

(2)在車軸擰螺母處要加一個墊圈,來增大受力面積,以減小壓強。

(3)自行車的腳踏板做得扁而平,來增大受力面積,以減小它對腳的壓強,

(4)自行車的內胎要充夠足量的氣體,在氣體的體積、溫度一定時,氣體的質量越大,壓強越大。

(5)自行車的車座做得扁而平,來增大受力面積,以減小它對身體的壓強。

3、輪軸方面

(1)自行車的車把相當於一個輪軸,車把相當於輪,前軸為軸,是一個省力杠桿,如圖3所示。

(2)自行車的腳踏板與中軸也相當於一個輪軸,實質為一個省力杠桿。

(3)自行車的飛輪也相當於一個省力的輪軸。

4、杠桿方面

自行車的剎車把相當於一個省力杠桿。

5、慣性方面

(1)當人騎自行車前進時,停止蹬自行車後,自行車仍然向前走,是由於它有慣性。

(2)當人騎自行車前進時,若遇到緊急情況,一般情況下要先捏緊後剎車,然後再捏緊前剎車,或者前後一起捏緊,這樣做是為了防止人由於慣性而向前飛出去。

6、能量轉化方面

(1)當人騎自行車下坡時,速度越來越快,是由於下坡時人和自行車的重力勢能轉化為人和自行車的動能。

(2)當人騎自行車上坡之前要緊蹬幾下,目的是增大速度,來增大人和自行車的動能,這樣上坡時動能轉化為重力勢能,能上得更高一些。

(3)自行車的車梯上掛有一個彈簧,在它彈起時,彈簧的彈性勢能轉化為動能,車梯自動彈起。

7、聲學方面

自行車的金屬車鈐發聲是由於鈴蓋在不停的振動,而汽笛發聲是由於汽笛內的氣體不斷的振動而引起的。

8、齒輪傳動方面

線速度和角速度的關系,如圖5所示,設齒輪邊緣的線速度為v ,齒輪的半徑為R,齒輪轉動的角速度為ω,則有v = ωR。

二、熱學知識

在夏天自行車輪胎內的氣體不能充得太足,是為了防止自行車爆胎,因為對於質量、體積一定的氣體,當溫度越高,壓強越大,當壓強達到一定程度時,若超過了輪胎的承受能力,就會發生爆胎的情況。

三、光學知識

在日常生活中,自行車的後面都裝有一個反光鏡,它的設計很巧妙,組它是由三個相互垂直的平面鏡組成一個立體直角,用其內表面作為反射面,這叫角反射器。當有光線從任意角度射向尾燈時,它都能把光「反向射回」,當光線射向反光鏡時,會使後面的人很容易看到。在夜間,當汽車燈光照到它前方的自行車尾燈上,無論入射方向如何,反射光都能反射到汽車上,其光強遠大於一般的漫反射光,就如發光的紅燈,足以讓汽車的司機觀察到。

四、電學方面

在有些自行車上裝有小型的發電裝置,它利用摩擦轉動,就像我們在實驗室中看到的手搖發電機一樣,發出的電能供給車燈工作,起到一定的照明作用。