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与自行车相关关的物理知识

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发表于 2014-7-11 09:52:20 |显示全部楼层
  自行车相比大家都很熟悉,我们大部分同学都能熟练地掌握自行车的骑行,它是一种使我们生活更便捷的交通工具,下面我们就来介绍与自行车相关的物理知识。

  1、自行车上的摩擦知识。

  ①自行车外胎为什么要有凸凹不平的花纹

  摩擦力的大小跟两个因素有关:压力的大小、接触面的粗糙程度。压力越大,摩擦力越大;接触面越粗糙,摩擦力越大。自行车外胎有凸凹不平的花纹,这是通过增大自行车与地面间的粗糙程度,来增大摩擦力的,其目的是为了防止自行车打滑。

  ②自行车为什么能前进?

  当我们骑在自行车上时,由于人和自行车对地面有压力,轮胎和地面之间不光滑,因此自行车与路面之间有摩擦,不过,要问自行车为何能前进?这还是依靠后轮与地面之间的摩擦而产生的,这个摩擦力的方向是向前的。那前轮的摩擦力是干什么的?阻碍车的运动!其方向与自行车前进方向相反。正是这两个力大小相等,方向相反,所以自行车作匀速运动。不过,当人们在地上推自行车前进时,前轮和后轮的摩擦力方向都向后。那谁和这两个力平衡呢?脚对地面的摩擦力向前!

  ③刹车以后,自行车为何能停止?

  刹车时,刹皮与车圈间的摩擦力,会阻碍后轮的转动。手的压力越大,刹皮对车圈的压力就越大,产生的摩擦力也就越大,后轮就转动的越慢。如果完全刹死,这时后轮与地面之间的摩擦就变为滑动摩擦力(原来为滚动摩擦,方向向前),方向向后,阻碍了自行车的运动,因此就停下来了。

  ④自行车哪些地方安有钢珠?为什么安钢珠?

  在自行车的前轴、中轴、后轴、车把转动处,脚蹬转动处等地方,都安有钢珠。 人们骑自行车总是希望轻松、灵活、省力。而用滚动代替滑动就可以大大减小摩擦力,因此要在自行车转动的地方安装钢珠,我们可以经常加润滑油,使接触面彼此离开,这样就可以使摩擦力变得更小。

  2、自行车上的杠杆、轮轴知识。

  ①自行车上的杠杆

  A、控制前轮转向的杠杆:自行车的车把,是省力杠杆,人们用很小的力就能转动自行车前轮,来控制自行车的运动方向和自行车的平衡。
  B、控制刹车闸的杠杆:车把上的闸把是省力杠杆,人们用很小的力就能使车闸以较大的压力压到车轮的钢圈上。

  ②自行车上的轮轴

  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)。

  3、自行车上的气压知识。

  自行车内胎充气:早期的各种轮子都是木轮、铁轮,颠簸不已。现代自行车使用充气内胎主要是使胎内的压强增大,可以起到缓冲的作用,同时可以减小自行车前进的阻力。

  气门芯的作用:充气内胎上的气门芯,起着单向阀门的作用,只让气体进入,不让气体外漏,方便进气,保证充气内胎的密封。

  4、自行车上光学知识

  自行车上的红色尾灯,不能自行发光,但是到了晚上却可以提醒司机注意,因为自行车的尾灯是由很多蜂窝状的“小室”构成的,而每一个“小室”是由三个约成90度的反射面组成的。这样在晚上时,当后面汽车的灯光射到自行车尾灯上,就会产生反射光,由于红色醒目,就可以引起司机的注意。

  自行车在我国是很普及的代步和运载工具。在它的“身上”运用了许多力学知识

  1.测量中的应用

  在测量跑道的长度时,可运用自行车。如普通车轮的直径为0.71米或0.66米。那么转过一圈长度为直径乘圆周率π,即约2.23米或2.07米,然后,让车沿着跑道滚动,记下滚过的圈数n,则跑道长为n×2.23米或n×2.07米。

  2.力和运动的应用

  (1)减小与增大摩擦。

  车的前轴、中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,车把手塑料套,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,故车可迅速停驶。而在刹车的同时,手用力握紧车闸把,增大刹车皮对钢圈的压力以达到制止车轮滚动的目的。

  (2)弹簧的减震作用。

  车的座垫下安有许多根弹簧,利用它的缓冲作用以减小震动。

  3.压强知识的应用

  (1)自行车车胎上刻有载重量。如车载过重,则车胎受到压强太大而被压破。

       (2)座垫呈马鞍型,它能够增大座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。

  4.简单机械知识的应用

  自行车制动系统中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:脚蹬板与链轮牙盘;后轮与飞轮及龙头与转轴等。

  5.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。

  (2)动能和重力势能的相互转化。 如骑车上坡前,人们往往要加紧蹬几下,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。

  6.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。

  友情提示;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!

  自行车是我们生活中很普通的交通工具,特别是对于高中生,你们是否有考虑过上述这些现象所包含的物理知识呢,生活与学习是密不可分的,知识不是书本、定理而是一种可以使自己过得更便捷的能力,以上这些与自行车相关物理知识都是很好地物理实验。

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www.gopep.cn

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发表于 2016-12-19 22:00:34 |显示全部楼层
自行车为什么能前进?

  当我们骑在自行车上时,由于人和自行车对地面有压力,轮胎和地面之间不光滑,因此自行车与路面之间有摩擦,不过,要问自行车为何能前进?这还是依靠后轮与地面之间的摩擦而产生的,这个摩擦力的方向是向前的。那前轮的摩擦力是干什么的?阻碍车的运动!其方向与自行车前进方向相反。正是这两个力大小相等,方向相反,所以自行车作匀速运动。不过,当人们在地上推自行车前进时,前轮和后轮的摩擦力方向都向后。那谁和这两个力平衡呢?脚对地面的摩擦力向前!
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