自行车中的物理

自行车中的物理

马懿嘉八、5

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.

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,

(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.