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        自行車中的物理知識!

        2021-03-01 10:48:17 來源: 閱讀:-
        自行車中的物理知識

        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。今天,就讓我們來研究一下自行車中所蘊含的物理知識。

        自行車中的物理知識

        這是一種普通的自行車,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.

        一、力學知識

        1.摩擦方面

        自行車中的物理知識

        (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.

        自行車中的物理知識

        滾珠

        (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,后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后,是自行車前進的阻力;自行車靠慣性前進時,前后輪受到的摩擦力方向均向后,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=100cm2,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約為6.5×106Pa

        (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(如圖),來增大受力面積,以減小它對身體的壓強.

        3.輪軸方面

        (1)自行車的車把相當于一個輪軸,車把相當于輪,前軸為軸,是一個省力杠桿,如圖示.

        (2)自行車的腳踏板與中軸也相當于一個輪軸,實質也為一個省力杠桿.

        4.杠桿方面

        自行車的剎車把相當于一個省力杠桿.

        5.慣性方面

        (1)當人騎自行車前進時,停止蹬自行車后,自行車仍然向前走,是由于它有慣性.

        (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后剎車,然后再捏緊前剎車,或者前后一起捏緊,這樣做是為了防止人由于慣性而向前飛出去.

        6.能量轉化方面

        (1)當人騎自行車下坡時,速度越來越快,是由于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.

        二、聲學方面

        自行車中的物理知識

        (1)自行車的金屬車鈐發聲是由于鈴蓋在不停的振動,而汽笛發聲是由于汽笛內的氣體不的振動而引起的.

        1.測量中的運用

        在測量跑到的長度時,可運用自行車。如普通車輪的直徑是0.71米或0.66米。那么轉過一圈長度為直徑乘圓周率,即約2.33米或2.07米,然后,讓車沿這跑道滾動,記下滾動的圈數n則跑道長為2.33n米或2.07n米。

        2.力和運動的運用

        (1) 減小與增大摩擦。車的前軸,中軸及后軸均采用滾動以減小摩擦。為更進一步減小摩擦,人們常在這些部位加潤滑劑。多處刻有凹凸不平的花紋以增大摩擦。如車的外胎,車的把手的塑料套,蹬板套,閘把套等。變滾動摩擦為滑動摩擦以增大摩擦。如在剎車時,車輪不再滾動,而在地面上滑動,摩擦大大增加了,故車可以迅速停駛。而在剎車的同時,手用力握緊閘把,增大剎車皮對鋼圈的壓力以達到制止車輪滾動的目的。

        (2) 彈簧的減振作用。車的坐墊下安有許多根彈簧,利用它的緩沖作用以減小振動

        3.壓強知識的運用

        (1)自行車車胎上刻有載重量。如車載重過量,則車胎受到壓強太大而被壓破。

        (2)坐墊呈馬鞍形,它能夠增大坐墊與人體的接觸面積以減小臀部所受壓強,使人騎車不易感到疲勞。

        4.簡單機械知識的運用

        自行車制動系統中的車閘把與連桿是一個省力杠桿,可增大對剎車皮的拉力。自行車為了省力或省距離,還使用了輪軸::腳踏板與鏈輪牙盤;后輪與飛輪及龍頭與轉軸等。

        5.功和機械能的知識的運用

        (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

        (2) 動能和重力勢能的互相轉化。如汽車上坡前,人們要加緊蹬幾下,就容易上去些,這里是動能轉化為勢能。而騎車下坡,不用蹬,車速也越來越快,此為勢能轉化為動能。

        (3) 整體上自行車是費力機械,一般為省距離才騎自行車。頂風騎車比頂風行走艱難,就是因為騎車費的力被“放大”了

        6.慣性定律的運用

          快速行駛的自行車,如果突然把前輪剎住,后輪會跳起來。這是因為前輪受到阻力而突然停止運動,但車上的人和后輪沒有受到阻力,根據慣性定律,人和后輪要保持繼續向前的運動狀態。所以切記下坡或高速行駛時,不能單獨用自行車的前閘剎車,否則會出現翻車事自行車后輪驅動,后輪相對于地面其實是靜摩擦(和人走路一樣)雖然自行車相對運動看起來是向前,但是輪子其實相對于地面是有向后的運動趨勢,所以此時摩擦力和相對運動方向相反,也就是摩擦力向前。 { 自行車后輪驅動,后輪相對于地面其實是靜摩擦(和人走路一樣)雖然自行車相對運動看起來是向前,但是輪子其實相對于地面是有向后的運動趨勢,所以此時摩擦力和相對運動方向相反,也就是摩擦力向前。

        前輪就不一樣了,因為此時是地面的摩擦力使前輪運動(這里和后輪是完全兩種情況,很多人容易混為一談),首先,想象一個畫面,靜止在一個粗糙水平面上的輪子,你要使它向前運動,且不接觸它,你只能向后拖動水平面,因此摩擦力只能向后。}
        故。 普通自行車只有兩個齒輪!不同的車齒輪數是不一樣的,越高級越多齒盤,腳蹬的這個我們叫它大齒盤,后面那個叫飛輪,
        飛輪固定在后輪上,飛輪轉一圈,后輪轉一圈,
        我們蹬腳踏,腳踏帶動曲柄,曲柄轉動大齒盤,大齒盤靠鏈條傳動到飛輪,車輪轉動!
        腳蹬一圈自行車走多遠,取決于齒盤和飛輪的齒數比,齒數比越大車輪轉的越遠,齒數比越小車輪轉的越省力
        1.總的來講:自行車能前進的根本原因是摩擦力的作用。
        輪胎與地面摩擦,地面給輪胎一個反作用力,推動車子前進。

        2.人通過蹬踏,把腿部的力量傳遞到腳踏,腳踏牙盤(你所說的前齒輪)獲得扭矩再利用鏈傳動(鏈條),傳遞到飛輪(后齒輪),飛輪與塔基及車軸的安裝配合,傳遞為對車條的扭矩拉力,從而帶動車圈轉動,最后通過車胎與地面的摩擦獲得反作用力,前進。

        3.牙盤與飛輪(前、后齒輪)具有不同的齒數,通過調整配合獲得不同的齒數比,也就改變了傳動比,從而獲得你所需要的不同動力輸出。比如你在上坡時希望省力,你就會通過變速,把前后齒輪比小,比如前面用最小齒輪而后面用最大齒輪,這樣你就能輕松爬上一般的坡度了;而希望在平地快速騎行時是用前面的大齒輪帶動小齒輪。
        其實從能量守恒上講,你從一個地方到達另一個地方路徑相同的情況下總功是不變的~~但可以通過這樣改變速度而改變做功的時間。

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