力学小论文

题目：自行车力学探究

摘要：自行车是我们日常生活中见到的最普遍的交通工具，然而当我们骑车时它的具体受力情况是怎样的我们却不太清楚，本实验目的主要是探究自行车轮胎的摩擦力系数的测定，并在此基础上探究它在转弯的时候的受力情况。

关键词：摩擦力系数、力偶、杠杆、自行车

引言：

自行车上的力学、结构方面应用了很多科学知识，简单举例：1、杠杆原理：车闸，你在车闸处轻轻一握，就可以产生一个很大的拉动刹车装置的力量。

2、滑动磨擦（两种情况的利用）：刹车、车轮，刹车是利用了滑动磨擦使车子停下来，而车轮则正好相反，他利用了滑动磨擦，使车子向前行进，车轮上的花纹就是为了增大他的磨擦系数的。

3、滚动磨擦：他的目的是为了省力。自行车用滚动磨擦的地方

很多，比如在转向装置、车轮轴里安装的轴承，就是利用了滚动磨擦。

4、力偶的原理：手在车把上产生的力正在是以前车叉为原点的一对力偶，力偶比一个单向力更容易控制，也更省力。

5、弹性碰撞的原理：说白了主要就是减震，充气轮胎、车子上的弹簧，都是把钢性碰撞改变成弹性碰撞，从而减少对人体的冲击力，使人骑起来更舒适。

对于本实验，考虑到自行车运动时与地面的摩擦是滚动摩擦，于是用自行车轮胎制成滑块测出橡胶与地面的摩擦系数。我们采用在不同场地多次测量取平均值的方法，来测橡胶轮胎与摩擦面的摩擦系数，在进行这个实验时要注意两点：一是拉力保持水平；二是尽量使滑块保持匀速运动。

器材：5个弹簧秤、2个滑轮、自行车（说明：多个弹簧秤和滑轮是打算在单个弹簧秤不足时用的）

数据：

表一水磨地

表二水泥地

结果：摩擦力系数：水磨地取平均值：0．38 水泥地取平均值：0．72

讨论：当过弯半径R分别为50m、20m、10m时，在水泥地上骑车最大速度Vm分别为多少。受力图如下：

自行车M：10 Kg 人m：60 Kg

(M+m)Vm^2/R=μG

Vm=（μGR/(m+M)）^1/2

当转弯半径为50m时：Vm=18.2m/s

当转弯半径为50m时：Vm=11.9m/s

当转弯半径为50m时：Vm=8.4m/s

结论：

1、橡胶轮与水磨地的摩擦力系数为0．38 橡胶轮与水

泥地摩擦力系数为0．72；

2、当过不同弯道时最大速度及其倾斜角度不同；

总结：虽然本实验原理比较简单，但是却能很好的锻炼学生的动手能力和数据处理能力。在实验中我们遇到了问题：1、没有测自行车质量的器材。2、弹簧秤量程太小，可测空车时摩擦力，人在车上就拉不动。3、自行车会摔倒。4、难以保持匀速运动。针对这些问题我们展开了讨论、分析，于是我们改用了用自行车轮胎制成滑块测出橡胶与地面的摩擦系数。

参考文献：《力学与理论力学》

院系：工院九系姓名：钱云学号：PB10009060