『壹』 自行车的物理原理
自行车上的物理学知识
自行车的车架、轮胎、脚踏、刹车、链条等25个部件中,其基本部件缺一不可。其中,车架是自行车的骨架,它所承受的人和货物的重量最大。按照各部件的工作特点,大致可将其分为导向系统、驱动系统、制动系统:
1、导向系统:由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成。乘骑者可以通过操纵车把来改变行驶方向并保持车身平衡。
2、驱动(传动或行走)系统:由脚蹬、中轴、链轮、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部件组成。人的脚的蹬力是靠脚蹬通过曲柄,链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动的,从而使自行车不断前进。
3、制动系统:它由车闸部件组成、乘骑者可以随时操纵车闸,使行驶的自行车减速、停使、确保行车安全。
此外,为了安全和美观,以及从实用出发,还装配了车灯,支架等部件。
下面来具体介绍一些与力学知识有关的自行车部件:
1、车架部件是构成自行车的基本结构体,也是自行车的骨架和主体,其他部件也都是直接或间接安装在车架上的。
车架部件的结构形式有很多,但总体可以分为两大类:即男式车架和女式车架。
车架一般采用普通碳素铜管经过焊接、组合而成。为了减轻管重量,提高强度,较高档的自行车采用低合金钢管制造。为了减少快速行驶的阻力,有的自行车还采用流线型的钢管。
由于自行车是依靠人体自身的驱动力和骑车技能而行驶的,车架便成为承受自行车在行驶中所产生的冲击载荷以及能否舒适、安全地运载人体的重要结构体,车架部件制造精度的优劣,将直接影响乘骑的安全、平稳、和轻快。一般辐条是等径的,为了减轻重力,也有制成两端大、中间小的变径辐条,还有为了减少空气阻力将辐条制成扁流线型
2、外胎:分软边胎和硬边胎两种。软边胎断面较宽,能全部裹住内胎,着地面积比较大,能适宜多种道路行驶。硬边胎自重轻,着地面积小适宜在平坦的道路上行驶,具有阻力小,行驶轻快等优点。
外胎上的花纹是为了增加与地面的摩擦力。山地自行车的外胎宽度特别宽,花纹较深也是适应越野山地用。
3、脚蹬部件:脚蹬部件装配在中轴部件的左右曲柄上,是一个将平动力转化为转动力的装置,自行车骑行时,脚踏力首先传递给脚蹬部件,,然后由脚蹬轴转动曲柄,中轴,链条飞轮,使后轮转动,从而使自行车前进。因此脚蹬部件的结构和规格是否合适,将直接影响骑车人的放脚位置是否合适,自行车的驱动能否顺利进行。
脚踏:可分为整体式脚踏和组合式脚踏。无论什么款式的脚踏都必须有脚踏面,必须安全可靠,具有一定的防滑性能,可以选用橡胶、塑料或金属材料制造。脚踏必须转动灵活。
4、前叉部件:前叉部件在自行车结构中处于前方部位,它的上端与车把部件相连,车架部件与前管配合,下端与前轴部件配合,组成自行车的导向系统。
转动车把和前叉,可以使前轮改变方向,起到了自行车的导向作用。此外,还可以起到控制自行车行驶的作用。
前叉部件的受力情况属悬臂梁性质,故前叉部件必须具有足够的强度等性质。
5、链条:链条又称车链、滚子链,安装在连轮和飞轮上。其作用是将脚踏力由曲柄、链轮传递到飞轮和后轮上,带动自行车前进。
链轮:用高强度钢材制成,保证其达到需要的拉力。
6、飞轮:飞轮以内螺纹旋拧固定在后轴的右端,与链轮保持同一平面,并通过链条与链轮相连接,构成自行车的驱动系统。从结构上可分为单级飞轮和多级飞轮两大类。
单级飞轮又称为单链轮片飞轮,主要由外套、平挡和芯子、千斤、千斤簧、垫圈、丝挡几钢球等零件组成。
其单级飞轮工作原理:当向前踏动脚踏是,链条带动飞轮向前转动,这时飞轮内齿和千斤相含,飞轮的转动力通过千斤传到芯子,芯子带动后轴和后轮转动,自行车就前进了。
当停止踏动脚踏板时,链条和外套都不旋转,但后轮在惯性作用下仍然带动芯子和千斤向前转动,这时飞轮内齿产生相对滑动,由此将芯子压缩到芯子的槽口内,千斤又压缩了千斤簧。当千斤齿顶滑到飞轮内齿顶端时,千斤簧被压缩得最多,再稍微向前滑一点,千斤被千斤簧弹到齿根上,发出“嗒嗒”的声响。芯子转动加快,千斤也很快在各个飞轮内齿上滑动,发出“嗒嗒”的声音。当反向踏动脚踏时,外套反向转动,会加速千斤的滑动,使“嗒嗒”声响得更急促。多级飞轮是自行车变速装置中的一个重要部件。
多级飞轮是在单级飞轮的基础上,增加几片飞轮片,与中轴上的链轮结合,组成各种不同的传递比,从而改变了自行车的速度。
『贰』 骑单车的物理原理是什么
自行车的原理是通过人的脚对脚蹬施加力,从而通过曲柄带动链轮的转动,链轮又通过链条带动飞轮的转动,飞轮进而后轮转动。由于后轮与地面的摩擦力,使得后轮与地面不会相对滑动,而后轮在地面上滚动,整个车子就运动起来了。
通过对自行车的仔细的受力与动力学分析,可以发现,对于自行车来说,匀速运动是不存在的。就拿前轮来分析,由于轮子的对称性,前轮的质心在它的中心,而在运动中,自行车前轮必然会受到地面的阻力,这个力不过前轮的中心,也就是不过前轮的质心,而车架通过前轴对前轮的力必然会过质心,这样一来,前论受到的合外力矩必然不会为0,前轮不会匀速的转动。骑自行车的时候,脚也不是一直都在用力蹬脚蹬,当脚用力蹬脚蹬时,车子就会加速,当不太用力时,车子又会减速,实际的骑自行车的过程就是交替地加速减速。
自行车中的各个轮子尺寸不是随意的,除了从美观的角度考虑,还要受到物理规律的制约。现在从物理学的角度对自行车中的各个轮子尺寸作出分析。
假设脚蹬到中轴的距离为R1,链轮的半径为R2,飞轮的半径R3,后轮的半径为R4。脚蹬,曲柄,链轮的整体转动惯量为I1,飞轮,后轮的整体转动惯量I2。定义自行车速率与脚蹬速率的比值为速率效率。假设脚蹬的速率为V0
由脚蹬与链轮的角速度必须相等,飞轮与后轮的角速度必须相等,链轮与飞轮的苏联相等可以推出车子的速度V=V0*R2R4/R1R3 [1]
再假设地面给后轮的摩擦力为f,链条给后轮的作用力为f‘,人蹬脚蹬的力F。后轮的角加速度为B,前轮的角加速度为B‘
B*R3=B‘*R2
对脚蹬,曲柄,链轮的整体,
FR1- f‘R2=I1B’
对飞轮,后轮的整体,
f‘R3- f R4=I2B
解得;F= f*R2R4/R1R3+I1BR3/R1R2+I2BR2/R1R3
我们可以把它分成几个部分来考虑,克服地面摩擦的力f*R2R4/R1R3,克服脚蹬,曲柄,链轮的转动惯量的力I1BR3/R1R2,克服飞轮,后轮的转动惯量的力I2BR2/R1R3。
现利用控制变量的思路对自行车中的各个轮子尺寸进行讨论。
当其他量一定时,R1越大,克服地面摩擦的力和克服飞轮,后轮的转动惯量的力越小,但是速率效率就越小[即脚蹬的速率一定时,自行车的速率越小],而且R1越大时,I1就会越大,克服脚蹬,曲柄,链轮的转动惯量的力不一定会变小。
当其他量一定时,R2越大,速率效率就越大,克服脚蹬,曲柄,链轮的转动惯量的力越小,但是克服地面摩擦的力和克服飞轮,后轮的转动惯量的力就会越大。
当其他量一定时,R3越大,克服地面摩擦的力和克服飞轮,后轮的转动惯量的力就会越小,但是速率效率就越小,克服脚蹬,曲柄,链轮的转动惯量的力越大。
当其他量一定时,R4越大,速率效率就越大,但是克服地面摩擦的力越大。
综上所述,自行车中的各个轮子尺寸除了从美观的角度考虑,还要受到物理规律的制约
『叁』 五个关于自行车的物理学问题
车把 轮轴(变形杠杆)
车脚踏板 轮轴(变形杠杆)
车把套有花纹 使表面粗糙,增大摩擦
车闸 杠杆
车链子 变滑动摩擦为滚动摩擦
『肆』 关于自行车的物理知识
首先,我们从车型说起:按照车轮的直径,可以将自行车分为28型、26型等若干车型。也许有人要问,26、28是什么意思。其实这个问题开始也困扰过我们。但是,后来我在修自行车的过程中,偶然发现车胎上写着71cm,我找来卷尺,量出直径,恰好为71cm,后来,通过查阅字典的单际单位。同理,24、26也如此!
下面是我的研究成果:
(一)前后轮摩擦力方面的问题
前后轮所受摩擦力方向是否一致?你可能会说 “不同”,但具体是什么方向,也说不清楚。
正好,有些同学研究黑板擦问题。他们用黑板擦在黑板上滑动时,可以清楚地看到毛毡面变形,而变形方向与相对滑动方向恰恰相反,我从中大受启发。
最后我们确定实验研究法。
前轮:将一条厚海绵裹在车轮上,固定好,让前轮自由转动,保持前进状态,然后刹车,这时车轮下的海绵都挤在车轮着地点的后方,由此推知地面给前轮一个向后的摩擦力与车前进方向相反,是阻力;对于后轮,我们先把它架空,驱动脚蹬,使车轮转起来,然后让它着地,在着地的一瞬间,发现海绵挤在车轮着地点的前面,实验表明地面给车后轮一个向前的磨擦力,导致车前进,这也就是自行车能前进的原因。
结论:前轮受的磨擦力向后,后轮受的磨擦力向前。后轮提供车前进的动力。
(二)自行车轮胎中的物理知识
自行车的轮胎在自行车整个结构中占有重要的地位,缺少了它,自行车就会失去生命,不能前进。同时,轮胎中也包含了许多的物理知识。
我让几个人骑不同型号的自行车,在较光滑的路面上(地面上的阻碍物,如小石子等已被除去),同时同地开始行进,行进途中保持相同的速度,行驶到规定的距离时,同时捏闸后,车轮与地面保持滑动磨擦,车轮与地面滑动磨擦测得的轨迹长短不同,经过多次实验作出图表。第一次我们发现普通车停的较快,经过多次实验发现,在同样的情况下,最先停下来的车型不大相同,没有一定的规律性。这与理想状态有一定差距(我们想像中的情景:在相同情况下,四辆自行车应同时停下来)。我们经过思考和研究认为,造成我们这一实验失败的主要因素有:闸皮与车轮的接触程度不同,轮胎中充气的质量有一定的差异,路面的状况以及车速的把握上还有一定的欠缺,其他因素还有待我们去研究,经过多次研究讨论我们决定调试配重并且调整好闸皮与钢圈之间距离又经过实验,我们发现粗糙的自行车轮胎与地面磨擦的轨迹较短。图表如下:
捷安特 飞鸽 凤凰(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
为什么轮胎粗糙的自行车滑动距离较短呢?我们根据所学的物理知识做了解释。当三种自行车的质量m一定时,自行车的加速度a为负值,a=μg,粗糙的轮胎与地面的动磨擦因数μ较大,磨擦力F也越大,加速度值越大,根据V0=at,s= 得 ,由此得出结论,轮胎越粗糙的自行车,在其他因素相同的情况下磨擦的轨迹越短。
(三)辐丝部分
一个车轮上共有36根辐丝,构成一个网状结构,最初人们把自行车的轮胎设计成一个木制的圆盘,而现在设计成了辐丝,仅用36根很细的辐丝便起到了支撑作用,我们小组刘佳同学提出,当给轮胎施加竖直向下的压力时,车轮水平方向的几根辐丝是否受力,对此,我们组在指导老师的带领下请教了一位修车的师傅,修车的师傅告诉我们,当给车施加向下的压力时,车竖直方向上的上下各六根辐丝受到压力,而水平方向上的辐丝也受力。我们为了讨论水平方向辐丝是否受力,做了以下实验,找一辆废旧的童车的轮胎,两人一起用力压轮胎,观察到轮胎几乎没有变形,而抽去轮胎水平方向两侧的辐丝,再用力压轮胎,发现轮胎在竖直方向上压扁了。所以水平方向也受力。因此自行车的轮胎选用了辐丝交叉的方法。
(四)自行车的传动部分
自行车的运动主要是将人脚交替对脚踏板的压力转化为车轮与地面的磨擦力,转化的重要部分是自行车的传动部分。
自行车的传动部分主要是由脚蹬“飞轮”、链条及后轮四部分组成。下面浅谈一下自行车传动部分的工作过程。人在骑车时,两脚交替把脚蹬踩下“牙盘”转动,由于“牙盘”和“飞轮”的小齿和链条相互咬合,带动了后面飞轮的转动,自行车后轮向前运动,使自行车向前行驶。这个过程虽然简单,却包含了不少的物理知识。
脚蹬和牙盘之间是省力的轮轴。因为脚蹬转动半径大于牙盘,所以蹬车时不必费太大的力。
使用带齿的轮盘与链条相互咬合代替了皮带传动,增大了磨擦,更有力地带动了“飞轮”的转动。
自行车运动时“牙盘”与“飞轮”以相同速度转动,根据我们所学的线速度公式V1=rw因v一定,所以 ,即r飞/r牙<1,所以ω飞/ω牙>1。即在相同的时间内,飞轮的转动圈数大于牙盘的转动圈数。而飞轮与后轮共轴,所以二者角速度相等,因此当牙盘转一周时,后轮会转几周以此来提高速度。得到牙盘与飞轮角速度比,由此可得出,踏板所做圆周运动的角速度与车后轮(或前轮)的角速度比也为r2:r1。当知道车轮直径时也可根据数单脚蹬踏板所做圆周运动的次数n估测自行车行驶距离,表达式为:变速自行车有多种“牙盘”与“飞轮”的比,比例的个数为牙盘个数x1乘以x2,其中当牙盘与飞轮的半径比r1:r2越大时,蹬车子越费力,蹬车次数减少,多在下坡时使用;当r1:r2越小时,蹬车子越省力,但蹬车次数增多,以上是我们研究得出的一条结论,多用于上坡时。原理:蹬车时总是双脚交替用力,当自行车行驶时阻力F2一定时,单脚蹬力F1与阻力之比为r1:r2;上坡时阻力F2增大,若用人体比较舒适的蹬力F1蹬自行车时,飞轮与牙盘r1:r2就需增大,下坡时F减小,此时若用相同的力F1蹬自行车,那么飞轮与牙盘的比r1:r2就需减小。
使用充气轮胎,还涉及了一个动量定理的物理知识,只有使t变长,F才能变小,从而起到缓冲作用。
我们研究了有关轮胎中的热学知识。
自行车轮胎不是木制的而是在轮胎中充气的好处:以减弱沿地面行驶时产生的震动。但是应注意的是,轮胎中充气不能过满。特别是在夏天,轮胎中的压缩气体受热膨胀,当膨胀到一定程度时,轮胎的体积不再变化而压强逐渐增大,根据物理知识p T,内部压强增大,会导致爆破,因此在夏天不要将自行车停放在太阳底下,以免造成同样的后果。
另外,我们准备进行车闸力矩问题的实验,但由于各种自行车的车辆力矩相距甚远,以及测量上的困难,我们后来放弃了。
此外,滚动轴承运用了滚动磨擦小于滑动磨擦;车架的三角形,运用了三角形的稳定性,变力易平衡等特性。
『伍』 自行车上的物理知识
你好!一般自行车中的物理知识有:
1.摩擦方面
2.压强方面
3.轮轴方面
4.杠杆方面
5.惯性方面
6.能量转化方面
7.声学方面
8.齿轮传动方面
9。
热学知识
10。
光学知识
11.
电学方面
『陆』 自行车有哪些物理知识
这是我找的,你看看对不对生活中我们多多少少的遇到有关物理在生活中的应用,那是我们不可避免的。而有些则可能是我们早已习以为常的事,却可能因为习惯而忘却这就是物理呀。
而物理它有可能藏在哪里呢?其实就三个字,生活中。只要我们善于观察、发现、
加上思考,答案就可能在你的思考里出现。比如说我们所熟悉的自行车,无论是晴空万里,还是风雨交加,我们骑着这心爱的坐骑,奔驰在上学和放学的路上。作为我们出行的好伙伴,我们喜欢它,爱护它。自行车也很神奇,从它的构造和使用过程中,可以发现许多与物理有关的知识 ,自行车是我们日常生活中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,在其中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。
1、摩擦方面
(1) 自行车车轮胎、车把套、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。
(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。
(3)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。
(4)刹车时,需要攥紧刹车把,以增大刹车块与车圈之间的压力,从而增大摩擦力,
(5)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。
(一)启动、行驶过程中的摩擦力
当自行车启动或行驶时,在链条驱动下,后轮逆时针转动,轮胎与地面接触处相对于地面有向后运动的趋势,故地面对后轮施加向前的摩擦力,该摩擦力是自行车向前运动的动力。在此力的作用下,自行车整体具有向前运动的趋势,自行车的前轮胎于地面接触处具有向前运动的趋势,则地面对前轮产生向后的摩擦力,在该摩擦力的作用下,前轮便沿着后轮相同的方向转动起来,自行车向前运动,因此,人们也将后轮称为主动轮,前轮称为从动轮。当下雨或下雪天,地面摩擦力变小,自行车很容易摔倒,即平常说的打滑,其道理就在于此。自行车上轮胎上凹凸不平的花纹,就是为了增大摩擦力。
(二)刹车过程所受的摩擦力
摩擦力不仅关系到自行车的启动,对自行车的制动也非常关键。如果刹车性能不好,骑车人的安全就得不到保障。人捏刹车柄,使刹车线带动刹车块与轮胎靠紧,产生摩擦力,使自行车减速,最终停下来。摩擦力的大小取决于压力的大小和接触面的粗糙程度。以恒定的速度驾驶同一自行车、刹车力越大,摩擦力越大,自行车制动的越快;说明压力越大,产生的摩擦力越大。新、旧两辆自行车,在相同的速度下,用近似相同的力捏刹车柄,新车制动快,原因是旧车的刹车块和车胎磨得比较光滑,产生的摩擦力很小。
2、压强方面
(1)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=100×2cm,当一位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为6、5×104Pa。(自行车轮胎上刻有载重量,如果车载过重,则车胎会因为过大的压强而导致爆胎)
(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。
(3)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,
(4)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。
(5)自行车的车座做得扁而平,来增大受力面积,以减小它对身体的压强。而坐垫呈马鞍型,它能够增大坐垫与人体的接触面积以减小臀部所受压强,使人骑车不易感到疲劳。
3、杠杆方面
(1) 自行车刹车手闸是一个省力杠杆,车后坐的载物夹也是杠杆。脚踏和中轴大齿轮组成一个省力轮轴,后轮上小齿轮和后轮组成一个费力轮轴。车把和前叉也构成省力轮轴。
4、惯性方面
(1)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。
(2)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。
(3)快速行驶的自行车,如果突然把前轮刹住,后轮为什么会跳起来。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,所以后轮会跳起来。切记下坡或高速行驶时,不能单独用自行车的前闸刹车,否则会出现翻车事故!
5、能量转化方面
(1)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。
(2)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。
(3) 自行车的车支架上挂有一个弹簧,在它弹起时,弹簧的弹性势能转化为动能,车支架自动弹起。
(4) 自行车在不平的路面骑行时,车坐下被压缩的弹簧产生弹力,弹簧的弹性势能转化为动能,弹簧起到减震作用。
减震系统
自行车装有减震器。自行车共有5个地方进行了减震处理:三脚架、鞍座、车头和前后轮胎,其中三脚架、鞍座、车头运用弹簧减震,车身则靠轮胎减震。自行车震动时,整个车身具有了形变性,使人落下时与车身接触的时间增长,受力变小,提高了舒适性。好比人从高处跳到水泥地上,脚会感到疼,如果在地面上铺上软垫,人再往下跳,即使是相同高度,感觉也不会那样剧烈。通过减震不仅使骑车人感到舒适,也减少了自行车的磨损。
6、声学方面
(1) 自行车的金属车铃发声是由于铃盖在不停的振动。
(2) 自行车有些部位零件松动时,骑行时引起振动发生。
7、齿轮传动方面
(1) 线速度和角速度的关系,设齿轮边缘的线速度为v ,齿轮的半径为R,齿轮转动的角速度为ω,则有v = ωR。
(2)轮轴知识
A、中轴上的脚蹬和花盘齿轮:组成省力轮轴(脚蹬半径大于花盘齿轮半径)。
B、自行车手把与前叉轴:组成省力轮轴(手把转动的半径大于前叉轴的半径)。
C、后轴上的齿轮和后轮:组成费力轮轴(齿轮半径小于后轮半径)。
8、稳定性方面
(1) 自行车之所以在行驶过程中不会倾倒,主要得益于物理学原理的应用。大家知道,凡是高速转动的物体,其转动方向会保持不变,物体便不会倾倒,这同旋转的陀螺不会倾倒是一个道理。我们骑自行车是在前进的方向上给自行车一个力,使车轮转动起来,车轮就能保持在一种平衡状态,在利用车把转动加以调节,自行车就可以往前行进了,一旦停下来,这种平衡没了,自行车就会倾倒。
二、热学知识
(1) 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。
(2) 用打气筒给自行车车胎打气时,不一会儿气筒壁就会热起来,是因为打气筒的活塞压缩气体做功,气体内能增加,气体内能传给筒壁,使筒壁温度升高。同时打气过程也是克服活塞和筒壁摩擦力做功过程,也使筒壁内能增加,温度升高。
三、光学知识
(1) )在日常生活中,自行车的后面都装有一个反光镜,它的设计很巧妙,组装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。
(2) 自行车铃的金属盖是凸面镜,能成正立、缩小的像。
四、电学方面
(1) 在有些自行车上装有小型的发电装置,它利用摩擦转动,就像我们在实验室中看到的手摇发电机一样,发出的电能供给车灯工作,起到一定的照明作用。
五、功、机械能的知识运用
(1)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。(相当于增加了斜面的长,可以省力,使上坡更容易)
(2)动能和重力势能的相互转化。
六、运动方面
(1)自行车的速度约为(3-5)m/s。
(2)以树木为参照物,自行车是运动的。以与自行车相同速度的物体为参照物,则自行车是静止的。
从这些方面可以看出,一辆自行车就以运用了这么多的物理知识,
有电学知识、力学知识、声学知识、功的原理、热学知识、惯性、摩擦力等等方面。可见物理知识对于我们的生活是那么具有影响,所以我们应学好物理才是,而且我们应明白物理不应只限于课堂,而还应运用于生活,那才是学习的真正目的。
『柒』 自行车有哪些物理原理
1、摩擦方面
(1)自行车车轮胎、车把套、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。
(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。
(3)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。
(4)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,
(5)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。
2、压强方面
(1)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=100×cm2,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为6。5×104Pa。
(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。
(3)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,
(4)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。
(5)自行车的车座做得扁而平,来增大受力面积,以减小它对身体的压强。
3、轮轴方面
(1)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3所示。
(2)自行车的脚踏板与中轴也相当于一个轮轴,实质为一个省力杠杆。
(3)自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴。
4、杠杆方面
自行车的刹车把相当于一个省力杠杆。
5、惯性方面
(1)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。
(2)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
(1)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。
(2)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。
(3)自行车的车梯上挂有一个弹簧,在它弹起时,弹簧的弹性势能转化为动能,车梯自动弹起。
7、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。
8、齿轮传动方面
线速度和角速度的关系,如图5所示,设齿轮边缘的线速度为v ,齿轮的半径为R,齿轮转动的角速度为ω,则有v = ωR。
二、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。
三、光学知识
在日常生活中,自行车的后面都装有一个反光镜,它的设计很巧妙,组它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。
四、电学方面
在有些自行车上装有小型的发电装置,它利用摩擦转动,就像我们在实验室中看到的手摇发电机一样,发出的电能供给车灯工作,起到一定的照明作用。