自行车上的力学知识的背景,意义,内容及应解决和思考的问题

自行车上的力学知识的背景,意义,内容及应解决和思考的问题
自行车上的力学知识的背景,意义,内容及应解决和思考的问题

自行车上的力学知识的背景,意义,内容及应解决和思考的问题
自行车上的物理知识
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.
3.自行车上的力学知识
A.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穑?丛 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.
B.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.
C.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.
D.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.
E.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.
F.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.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!