自行车中的物理知识
自行车中的物理知识
自行车中的物理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。
今天,就让我们来研究一下自行车中所蕴含的物理知识。
这是一种普通的自行车,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.一、力学知识家用自行车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.滚珠(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=100cm2,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约为6.5×106Pa.(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(如图),来增大受力面积,以减小它对身体的压强.车座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,如图示.车把(2)自行车的脚踏板与中轴也相当于一个轮轴,实质也为一个省力杠杆.脚踏(3)自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴.飞轮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.二、声学方面(1)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.金属车铃汽笛三、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.四、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,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.五、电学方面电动自行车的基本原理是:由蓄电池提供电能,电动机驱动自行车。
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2.压强方面 Biblioteka (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.
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,组成如图6所示,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.
(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.
四、电学方面
自行车的物理知识
自行车的物理知识自行车是一种简便的交通工具,从它的构造和使用过程中,可发现许多与物理有关的知识。
你知道多少?接下来就让店铺来和你说说自行车的物理知识。
力学知识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.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.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.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。
自行车中的物理知识
自行车中的物理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,以下是由店铺整理关于自行车中的物理知识的内容,希望大家喜欢!(一)自行车的有关原理一、车体设计原理A:手把连接前轮的转向机制是轮轴的运用,一般女装车手把大多比较宽,就是因为把“轮”的半径加大,可以更省力,骑起来很优雅.B:剎车把手是一个简单的杠杆,使用者用很小的力就可对剎车片产生很大的压力.C:前剎片是利用摩擦力使车轮减速,同时在接地点产生向后的摩擦力来使车体减速.以前轮夹式剎车和传统后轮轴心的盘式剎车来比较,对同样大小的剎车压力而言,前者因力臂较长,会比后者有较大的力矩,效果较佳.D:接地的轮胎也是靠摩擦力使车子前进,剎车也是同样道理.E:轮轴中央用滚珠轴承加黄油来减少摩擦,提高传动效率.F:踏板是轮轴的运用.G:前后齿轮是利用链条传动的齿轮系统,因为前大后小,所以费力而省时,可以把车子加速到很快.H:后齿轮传动给后轮是一种作用力施在轴上的轮轴系统.I:有些座垫下方是以弹簧为避震器,是弹簧在日常生活中除了做为弹簧秤外,另一大用途.J:新型自行车有些装上油压避震器,是帕斯卡原理的运用.二、为何自行车刚骑动时手把会不自觉转动?自行车基本上是两点着地,骑动时可以不倒下是因为两轮滚动时产生水平方向的角动量;当车子几乎静止时角动量消失了,质心要通过底座(人和车体在地面的投影)的机会非常少,不可避免就要倒下,此时若转动手把就会产生垂直方向的角动量,使车子保持平衡,这点和飞盘转动时可以保持平稳飞行有异曲同工之妙,但因为转动不是很完整,方向又一再改变,所以一般不能撑很久.三、变速原理设前齿轮半径a、后齿轮半径b,a/b的比值愈大,可以愈省力,但省力一定较费时,所以车骑得不快,一般在起动时会把a/b调小一点,比较容易克服最大静摩擦力,之后再把比值变大.一辆十段变速的自行车有两个不同半径的前轮,后面有五个,以共有十种组合.四、剎车原理从运动学的角度来看,急剎车车子可能向前翻倒.先考虑前轮剎死的情形:此时以前轮着地点为支点,因车子有向前的惯性(人车的质心明显在支点右上方),很容易有向前翻的情形发生;那后轮剎车的情形又如何呢?如果后轮剎死了车子的惯性一样向前,但此时前轮对地面的压力会增大,相对减少后轮的下压力,所以翻车的机会较少,当然若是向前的惯性实在太大,车子一样会以前轮为支点旋转而使后轮会上跷.综合以上可知:自行车最好不要单独剎前轮,若只有一个剎车系统应装在后轮,当然两轮一起剎车最理想.不论用那一轮剎车,前轮的下压力一定会增大,后轮的一定减少,所以前轮的剎车摩擦力比后轮的大.所以在机车或汽车上,效果较佳(当然也较贵)的碟式剎车装在前轮,后轮再装鼓式剎车,此即常在汽车广告中听到的”前碟后鼓”,但注意使用的前提是前后剎车一定同时作用,以免翻车.(二)自行车中的物理知识两种常见的自行车,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.一、力学知识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,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)如图4所示,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(1)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(1)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,组成如图6所示,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.。
自行车中的物理知识
自行车中的物理知识自行车中的物理知识物理学是研究物质最一般的运动规律和物质基本结构的学科。
作为自然科学的带头学科,物理学研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律,因此成为其他各自然科学学科的研究基础。
以下是店铺为大家收集的自行车中的物理知识,欢迎阅读与收藏。
自行车中的物理知识1声的现象:自行车车铃的把手经过手的拨动,带动了齿轮,齿轮使带有弹簧锤的轴旋转起来,弹簧锤敲打铃盖,车铃就叮铃响。
拨动自行车的车铃能发声,是因为振动的物体能发声,用手按住铃盖,铃声振动停止。
光的现象:自行车的尾灯的反射面由很多红色的立方体直角组,可以把照在尾灯上的光向各个方向反射,使车后各个方向上的人均能看到红色的光,以防止交通事故的发生。
摩擦的现象:1.车的前轴、中轴、后轴上装有滚动轴承及润滑油,车轮是圆形的,是为了减少摩擦。
2.车外胎、把手塑料套和脚踏板上都刻有花纹,车的把手上有凹槽,是为了增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。
3.若车铃不响,是因为轴与齿轮之间的咬合部分太涩了,加几滴油润滑,减小摩擦。
4.车把的塑料套紧套在车把套上,是为了增大与车把套的压力来增大摩擦。
5.刹车时,应用力捏车闸,是为了增大压力来增大摩擦。
6.旋紧自行车各种紧固螺丝,是为了增大压力来增大摩擦。
7.自行车的前轮为从动轮,摩擦力的方向向后,与运动的方向相反。
后轮为主动轮,摩擦力的方向向前,与车运动的方向相同。
紧急刹车时,轮子与地面的摩擦属于滚动摩擦。
压强的现象:1.自行车的坐垫呈马鞍型,它能够增大坐垫与人体的接触面积,以减小臀部的压强。
2.脚蹬板很宽,也是为了增大与脚的接触面积,以减小脚部的压强。
3.用橡胶制成的车胎并且打足气,是为了通过减轻压力来减小对地面的压强,同时通过弹力的作用可起缓冲作用。
4.给车胎打气时,越打越费力,车胎越硬,是因为越打里面的气体越多,里面的压强越大。
杠杆的现象:1.控制前轮转向的杠杆──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运动方向和平衡。
自行车的物理知识
自行车上的力学知识(一)运动和力的应用自行车的外胎,车把手塑料套,踏板套,闸把套等处均有凹凸不平的花纹以增大摩擦.刹车时,手用力握紧车闸把,增大刹车皮对车轮钢圈的压力,以达到制止车轮滚动的目的.刹车时,车轮不再滚动,而在地面上滑动,变滚动为滑动后,摩擦大大增加,所以车能够迅速制动.车的前轴,中轴及后轴均采用滚动轴承以减小摩擦,在这些部件上,人们常常加润滑油进一步减小摩擦.1.增大和减小摩擦自行车上的力学知识车的座垫下安有粗的螺旋状的弹簧,利用它的缓冲作用以减小震动.2.弹簧的减震作用自行车上的力学知识(二)压强知识的应用自行车的车胎上刻有载重量,明确告诉人们:不能超载,如车载过量,车胎受力面积不变,则车胎受到太大的压强将被压破.1.自行车负重2.车座上的物理座垫呈马鞍型,它能够增大座垫与人体的接触面积以减小臀部所受压强,使人骑车时感到较舒适.自行车上的力学知识(三)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,可增大刹车皮的拉力.另外,链轮牙盘与脚蹬,后轮与飞轮,车龙头与转轴等都是轮轴,利用它们可以省力.自行车上的力学知识(四)功和能的知识运用1,人们在骑自行车上较陡的坡时,往往走"S"形路线,这是根据功的原理.如图,坡长相当于斜面长,坡高相当于斜面高,根据功的原理:W1=W2,即FL=Gh,亦可写作:,可看出,斜面长L是斜面高h的几倍,所用的力F就是重力G的几分之一,所以,在高度h不变的情况下,斜面越长越省力,走"S"形路线是为了增大斜面长,从而能顺利上坡.自行车上的力学知识(四)功和能的知识运用2,动能和势能的相互转化骑自行车上坡前,人们往往要加紧蹬几下,使车的速度(动能)增大,"动能冲坡",以较大的动能转化为较大势能,能够较容易到达坡顶.而骑车下坡时,不用脚蹬,车速也越来越快,这是势能转化为动能,动能不断增大,所以车速也不断增大自行车上的力学知识(五)刹车和惯性自行车高速行驶特别是下坡时,不能单独用前闸刹车,否则会出现翻车事故,其原因是:前闸刹车,前轮被迫静止,而作为驱动轮的后轮车架和骑车人由于惯性还要保持原有的高速运动的趋势,这时就会以前轮与地面接触处为支点,向前翻转,造成翻车事故.自行车上的力学知识(六)测量中的应用在测量道路的长度时,可运用自行车.如24型车轮直径为0.62米,26型车轮直径为0.66米,车轮转过一圈长度为直径乘以圆周率π,得1.95米或2.07米,然后,让车沿跑道滚动,记下滚过的圈数n,则跑道长n×1.95米或n×2.07米.自行车上的力学知识(七)热膨胀知识的运用在炎热的夏天,车胎内的气不能充得太足,更不能放在烈日下曝晒,因为车胎内的空气受热急剧膨胀,压强猛增会将车胎胀破.自行车上的力学知识(八)机械能与内能的转化用打气筒给车胎打气,过一会儿,筒壁会热起来,这是因为压缩筒内气体和克服活塞与筒壁的摩擦做功,使筒壁内能增加,温度升高,所以筒壁会发热.自行车上的杠杆、轮轴①自行车上的杠杆·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.·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比较大的压力压到车轮的钢圈上.·支持人重和货重的杠杆、三角杠、货架、前叉、后三角杠,都是广义的杠杆,用以形成车身和承重.②自行车上的轮轴.·中轴上的脚蹬和花盘齿轮:组成省力轮轴,由脚蹬半径大于花盘齿轮半径.·自行车手把与前叉轴:组成省力轮轴,手握把外的半径大于前叉轴的半径.·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.·自行车行驶速度与车轮直径的关系:常见的自行车轮的直径有559mm(22英寸)、610mm(24英寸)、660mm(26英寸)、711mm(28英寸)的,有实际经验的同学知道,骑28车比24车费力一些,但速度快,因为28车轮的半径大,轮子每转一圈走的距离长一些,故速度快,半径大使轮轴的轴半径大,故费力轮轴更费力.(一)前后轮摩擦力方面的问题在开始课题研究时,指导老师和我们提出了一个问题:“前后轮所受摩擦力方向是否一致?”我们几个人异口同声地说“不同”,但具体是什么方向,我们也说不好。
自行车上的物理知识
自行车上的物理知识一、力学知识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。
减小接触面粗糙程度,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,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、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,(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。
3、杠杆方面自行车的刹车把相当于一个省力杠杆。
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.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。
5、声学方面自行车的金属车钤发声。
由于铃盖在不停的振动,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、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。
自行车中的物理知识
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。
今天,就让我们来研究一下自行车中所蕴含的物理知识。
这是一种普通的自行车,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.一、力学知识家用自行车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.滚珠(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=100cm2,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约为6.5×106Pa.(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(如图),来增大受力面积,以减小它对身体的压强.车座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,如图示.车把(2)自行车的脚踏板与中轴也相当于一个轮轴,实质也为一个省力杠杆.脚踏(3)自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴.飞轮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.二、声学方面(1)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.金属车铃汽笛三、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.四、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,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.五、新型自行车⑴据英国《每日邮报》报道,英国里士满市政府推出一项新举措,鼓励家长使用一种酷似手推车的载物自行车。
自行车上的物理知识
自行车上的物理知识自行车是一种简便的交通工具,从它的构造和使用过程中,可发现许多与物理有关的知识。
以下是由店铺整理关于自行车上的物理知识的内容,希望大家喜欢!自行车上的物理知识1、自行车的车座为何设计成马鞍型?答:这样可以增大人与车座的接触面积,减小车座对人的压强,人骑车时感到舒服,骑车不易感到疲劳。
2、车坐下的弹簧有什么作用?答:起到减震作用。
3、自行车的那些部件是杠杆?答:刹车手闸是一个省力杠杆,车把和前*也构成省力杠杆。
4、自行车的哪些装置是轮轴?答:脚踏和中轴大齿轮组成一个省力轮轴,自行车把也是省力轮轴,后轮上小齿轮和后轮组成一个费力轮轴。
5、自行车的手把、脚踏板、轮胎等处,为什么会做有凹凸不平的花纹?答:通过增加接触面的粗糙程度来增大摩擦。
6、自行车的哪些部位要减小摩擦,用什么方法来减小?答:自行车上的所有转轴,如中轴、前后轴、飞轮、脚踏板、转轴等部件都要减小摩擦,它们是利用滚珠轴承或润滑剂来减少摩擦的。
7、刹车是为什么手要用力?紧急刹车,车为什么能很快停下来?答:刹车皮对钢圈的压力越大,则刹车皮对钢圈的滑动摩擦力越大,用力刹车可以使轮子不再转动,使车轮与路面的滚动摩擦变为滑动摩擦,在相同情况下,滑动摩擦比滚动摩擦大得多,所以车能很快停下来。
8、紧急刹车时,新的轮胎为什么会在地面上留下一道黑色的痕迹?答:刹车时,车轮基本不转动,但由于惯性,车子仍向前滑动,此时轮胎要克服地面摩擦做功,机械能转化为内能,轮胎因温度升高而焦化,所以会在地面上留下黑色的痕迹。
9、自行车的车龄为什么会发出声音?答:车铃中小锤敲打铃盖,铃盖振动产生声音。
10、人面对车铃,会看到自己的像,这是怎么回事?答:车铃盖形状相当于一个凸面镜,人看到的是因反射而成的正立缩小的虚像。
11、自行车的前后轮受到的摩擦有什么不同?答:前轮是从动轮,受到的摩擦力方向和运动方向相反,起阻力作用;后轮是驱动轮,他和地面的静摩擦是车前进的动力,方向和运动方向相同。
自行车中的物理知识
自行车中的物理知识的物理知识自行车是我们日常生活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。
今天,就让我们来研究一下自行车所蕴含的物理知识。
这是一种普通的自行车,在其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.一、力学知识家用自行车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.滚珠(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=100cm2,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约为6.5×106Pa.(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(如图),来增大受力面积,以减小它对身体的压强.车座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,如图示.车把(2)自行车的脚踏板与轴也相当于一个轮轴,实质也为一个省力杠杆.脚踏(3)自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴.飞轮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.二、声学方面(1)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.金属车铃汽笛三、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.四、光学知识在日常生活,自行车的后面都装有一个反光镜,它的设计很巧妙,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.五、电学方面电动自行车的基本原理是:由蓄电池提供电能,电动机驱动自行车。
自行车上包含的初中物理力学知识
在自行车中,会涉及到以下初中物理力学知识:1.力的合成:在骑行过程中,需要用力踩踏脚蹬,这个力可以通过力的合成的概念来解析。
踩踏脚蹬是一个施力的动作,产生的力可以分解为水平方向的力和垂直方向的力。
2.运动学:自行车的运动可以涉及到速度、加速度、位移等概念。
例如,自行车在匀速直线运动时,速度恒定;自行车变速时,会产生加速度等。
3.惯性:当骑车突然停下或改变方向时,骑车者会继续保持原来的状态,这是惯性的体现。
比如,骑车者要注意在急刹车或转弯时保持平衡,以克服惯性的影响。
4.牛顿第一定律:自行车在没有外力作用时,会保持匀速直线运动或静止状态。
这符合牛顿第一定律,也称为惯性定律。
5.牛顿第二定律:自行车在骑行过程中,需要克服阻力,克服阻力需要施加力。
牛顿第二定律描述了力与物体的加速度和质量之间的关系,可以用来解析自行车的加速度和力的大小。
6.摩擦力:骑自行车时,轮胎与路面之间存在摩擦力。
摩擦力对于自行车的运动和平衡都有重要影响。
例如,骑车者要在转弯时利用摩擦力来保持平衡。
7.斜面运动:自行车在爬坡或下坡时,会涉及到斜面运动。
斜面运动可以通过分解重力和斜面法向力来进行分析。
8.动能与势能:自行车在运动过程中会涉及到动能和势能的转化。
例如,自行车爬坡时,骑车者的势能会转化为动能;自行车下坡时,动能会转化为势能。
9.牛顿第三定律:牛顿第三定律指出,作用在物体上的力总是有一个大小相等、方向相反的作用力。
在骑自行车时,踩踏脚蹬对地面施加一个向后的力,而地面对踩踏脚蹬也同时施加一个大小相等、方向相反的向前的力。
10.质心:质心是一个物体的重心或平衡点。
在自行车中,骑车者要保持身体重心与自行车的质心保持一致,以保持平衡。
11.角动量守恒:当自行车转弯时,角动量守恒原理可以解释为什么转向会导致自行车发生倾斜。
转向时,自行车与地面之间的摩擦力就像一个向心力,使得自行车产生侧倾。
12.平衡力矩:自行车在平衡状态下,外界施加在自行车上的所有力矩的和必须为零。
自行车的有关物理知识
自行车的有关物理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。
常见的自行车,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.一、力学知识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(1)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(1)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,组成如图6所示,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.。
自行车上的物理知识
自行车上的物理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。
常见的自行车,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.一、力学知识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(1)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(1)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,组成如图6所示,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.。
自行车上的物理知识
摩擦
增大和减小摩擦的方法
运动和力
力的作用效果
自 行
简单机械
惯性 杠杆、轮轴
车
功和功率的计算
功和机械能
动能和势能的相互转化
压强
增大和减小压强的办法 压强的计算p=F/S
二、声学知识
(1)自行车的金属车铃发声是由于铃盖
在
而产生的。
(2)自行车有些部位零件松动时,骑行时
会听到异响,这是由于零件
而发声。
D.为了防止传动皮带打滑,需要把皮带 张紧些
5、小明骑在自行车上,关于自行车
对水泥地面的压力、压强说法正确
的是 (
)
A、轮胎足气时比瘪时对地面的压力大
B、轮胎足气时比瘪时对地面的压力小
C、轮胎足气时比瘪时对地面的压强大
D、轮胎足气时比瘪时对地面的压强小
8、自行车车架密度为1.6×10³kg/m³,体积 为2.5×10-³m³,若运动员质量为60kg,车 架重是整车重的2/3,车胎与水平赛道接触 总面积为30cm2,,若运动员骑自行车在 平直公路上匀速运动500m,所用时间为 80s。假设自行车在行驶过程中受到的阻力 为其总重力的1/12。求:
压强,使人骑车
(2) 在车轴拧螺母处要加一个垫圈,是采用来增
大
,从而
压强。
(3)自行车的脚踏板做得扁而平,可以 强。
对脚的压
6.能量转化方面
(1)当人骑自行车下坡时,速度越来 越 ,
当人骑自行车上坡之前要紧蹬几下,目的 是增大 ,来增大动能,这样上坡时 能转 化为 能,自行车可以上得更高一些。
• (1)整辆车的质量是多少kg?
图24
• (2)自行车行驶的速度?
• (3)则赛道受到压强为多少?
自行车所涉及到的物理知识
力学:自行车的运动受到牵引力、重力、空气阻力等力的影响。
力学原理用于描述自行车的运动和稳定性。
动力学:自行车的加速、减速和转向等运动是由动力学原理控制的。
例如,牵引力和摩擦力影响自行车的加速度和速度。
牵引力:骑手踩踏脚踏板时施加的力量会产生牵引力,推动自行车前进。
牵引力的大小取决于骑手的力量和脚踏板与轮胎之间的摩擦力。
摩擦力:自行车的运动受到多种摩擦力的影响,包括轮胎与地面的摩擦力、风阻等。
减小摩擦力可以提高自行车的运动效率。
惯性:惯性是物体保持原来运动状态的性质。
自行车在运动过程中具有惯性,需要施加力量来改变它的速度或方向。
力的平衡:当自行车处于匀速直线运动或静止状态时,牵引力、摩擦力和重力之间达到了力的平衡。
力的平衡是保持自行车稳定运行的重要条件之一。
动能和势能:自行车在运动过程中会转化动能和势能。
骑手施加力量给自行车增加了动能,而行驶过程中的重力势能会转化为动能。
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一、力学知识
1、稳定性的知识
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。
2、摩擦力知识
(1)启动、行驶过程中的摩擦力
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。
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。
(2)刹车过程中的摩擦力
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。
(3)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。
(4)车轴处经常上一些润滑油,来减小摩擦力。
(5)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.
3、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。
4、压强知识
(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)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)在夏天车轮气打足,则轮胎在强烈的阳光照射下,往往会爆胎,这是因为轮胎中气体在阳光照射下,吸收热量,温度升高,受热膨胀,压强增大,故车胎易爆。
(4)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。
(5)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。
(6)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,
5、简单机械的知识
(1)杠杆知识
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)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)。
6、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。
(3)自行车的车梯上有一个弹簧,在它弹起时,弹簧的弹性势能转化为动能,车梯自动弹起. (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。
7、惯性定律的运用
(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) 快速行驶的自行车,如果突然把前轮刹住,后轮会跳起来。
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。
不要先捏前闸,防止人由于惯性而向前飞出去。
(3)人从车上跳下,要随车跑几步,由于人具有惯性。
8、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。
9、运动方面
自行车的速度约为(3-5)m/s。
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
自行车的后面都装有一个反光镜,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,其光强远大于一般的漫反射光。
车铃盖形状相当于一个凸面镜,人看到的是因反射而成的正立缩小的虚像。
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。
五、其他问题
自行车为什么骑行时不倒,特别是拐弯时偏向地面也不倒,但静止时没有支撑就要倒?挡泥板为什么能挡泥?气门芯有什么作用?辐条有什么作用?脚蹬和后轮的转速一样吗?变速自行车是怎样变速的?。