关于自行车的物理知识

自行车中的所有物理知识~

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，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，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。

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

自行车的基本原理就是将人行走时用到的静摩擦以滚动摩擦的形式展现出来。以减少损耗，所以人骑车才感觉比走路轻松。

传动系统用到了大量的轮轴。（脚蹬子，后轮的齿系统）车把转弯的时候用到了杠杆。车轮上的花纹利用摩擦增大了自行车的抓地能力。

暂时就想到这些

车把上上的花纹用来增加摩擦力
轮胎粗一点，下雪天不容易滑到
车轮滚动代替滑动，可以减小摩擦

车轮上的花纹

车轮上的花纹

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