自行車上的物理知識

　　你知道自行車上有哪些物理知識嗎？下面我們來看一看。

　　1、自行車上的摩擦知識。

　�、僮孕熊囃馓�為什么要有凸凹不平的花紋

　　摩擦力的大小跟兩個因素有關(guān)：壓力的大小、接觸面的粗糙程度。壓力越大，摩擦力越大；接觸面越粗糙，摩擦力越大。自行車外胎有凸凹不平的花紋，這是通過增大自行車與地面間的粗糙程度，來增大摩擦力的，其目的是為了防止自行車打滑。

　�、谧孕熊嚍槭裁茨芮斑M(jìn)？

　　當(dāng)我們騎在自行車上時，由于人和自行車對地面有壓力，輪胎和地面之間不光滑，因此自行車與路面之間有摩擦，不過，要問自行車為何能前進(jìn)？這還是依靠后輪與地面之間的摩擦而產(chǎn)生的，這個摩擦力的方向是向前的。那前輪的摩擦力是干什么的？阻礙車的運(yùn)動！其方向與自行車前進(jìn)方向相反。正是這兩個力大小相等，方向相反，所以自行車作勻速運(yùn)動。不過，當(dāng)人們在地上推自行車前進(jìn)時，前輪和后輪的摩擦力方向都向后。那誰和這兩個力平衡呢？腳對地面的摩擦力向前！

　�、蹌x車以后，自行車為何能停止？

　　剎車時，剎皮與車圈間的摩擦力，會阻礙后輪的轉(zhuǎn)動。手的壓力越大，剎皮對車圈的壓力就越大，產(chǎn)生的摩擦力也就越大，后輪就轉(zhuǎn)動的越慢。如果完全剎死，這時后輪與地面之間的摩擦就變?yōu)榛瑒幽Σ亮Γㄔ瓉頌闈L動摩擦，方向向前），方向向后，阻礙了自行車的運(yùn)動，因此就停下來了。

　�、茏孕熊嚹男┑胤桨灿袖撝椋繛槭裁窗蹭撝椋�

　　在自行車的前軸、中軸、后軸、車把轉(zhuǎn)動處，腳蹬轉(zhuǎn)動處等地方，都安有鋼珠。

　　人們騎自行車總是希望輕松、靈活、省力。而用滾動代替滑動就可以大大減小摩擦力，因此要在自行車轉(zhuǎn)動的地方安裝鋼珠，我們可以經(jīng)常加潤滑油，使接觸面彼此離開，這樣就可以使摩擦力變得更小。

　　2、自行車上的杠桿、輪軸知識。

　�、僮孕熊嚿系母軛U

　　A、控制前輪轉(zhuǎn)向的杠桿：自行車的車把，是省力杠桿，人們用很小的力就能轉(zhuǎn)動自行車前輪，來控制自行車的運(yùn)動方向和自行車的平衡。

　　B、控制剎車閘的杠桿：車把上的閘把是省力杠桿，人們用很小的力就能使車閘以較大的壓力壓到車輪的鋼圈上。

　�、谧孕熊嚿系妮嗇S

　　A、中軸上的腳蹬和花盤齒輪：組成省力輪軸（腳蹬半徑大于花盤齒輪半徑）。

　　B、自行車手把與前叉軸：組成省力輪軸（手把轉(zhuǎn)動的半徑大于前叉軸的半徑）。

　　C、后軸上的齒輪和后輪：組成費(fèi)力輪軸（齒輪半徑小于后輪半徑）。

　　3、自行車上的氣壓知識。

　　自行車內(nèi)胎充氣：早期的各種輪子都是木輪、鐵輪，顛簸不已�，F(xiàn)代自行車使用充氣內(nèi)胎主要是使胎內(nèi)的壓強(qiáng)增大，可以起到緩沖的作用，同時可以減小自行車前進(jìn)的阻力。

　　氣門芯的作用：充氣內(nèi)胎上的氣門芯，起著單向閥門的作用，只讓氣體進(jìn)入，不讓氣體外漏，方便進(jìn)氣，保證充氣內(nèi)胎的密封。

　　4、自行車上光學(xué)知識。

　　自行車上的紅色尾燈，不能自行發(fā)光，但是到了晚上卻可以提醒司機(jī)注意，因?yàn)樽孕熊嚨奈矡羰怯珊芏喾涓C狀的“小室”構(gòu)成的，而每一個“小室”是由三個約成90度的反射面組成的。這樣在晚上時，當(dāng)后面汽車的燈光射到自行車尾燈上，就會產(chǎn)生反射光，由于紅色醒目，就可以引起司機(jī)的注意。

　　自行車在我國是很普及的代步和運(yùn)載工具。在它的“身上”運(yùn)用了許多力學(xué)知識

　　1.測量中的應(yīng)用

　　在測量跑道的長度時，可運(yùn)用自行車。如普通車輪的直徑為0.71米或0.66米。那么轉(zhuǎn)過一圈長度為直徑乘圓周率π，即約2.23米或2.07米，然后，讓車沿著跑道滾動，記下滾過的圈數(shù)n，則跑道長為n×2.23米或n×2.07米。

　　2.力和運(yùn)動的應(yīng)用

　�。�1）減小與增大摩擦。

　　車的前軸、中軸及后軸均采用滾動以減小摩擦。為更進(jìn)一步減小摩擦，人們常在這些部位加潤滑劑。

　　多處刻有凹凸不平的花紋以增大摩擦。如車的外胎，車把手塑料套，蹬板套、閘把套等。變滾動摩擦為滑動摩擦以增大摩擦。如在剎車時，車輪不再滾動，而在地面上滑動，摩擦大大增加了，故車可迅速停駛。而在剎車的同時，手用力握緊車閘把，增大剎車皮對鋼圈的壓力以達(dá)到制止車輪滾動的目的。

　�。�2）彈簧的減震作用。

　　車的座墊下安有許多根彈簧，利用它的緩沖作用以減小震動。

　　3.壓強(qiáng)知識的應(yīng)用

　�。�1）自行車車胎上刻有載重量。如車載過重，則車胎受到壓強(qiáng)太大而被壓破。

　�。�2）座墊呈馬鞍型，它能夠增大座墊與人體的接觸面積以減小臀部所受壓強(qiáng)，使人騎車不易感到疲勞。

　　4.簡單機(jī)械知識的應(yīng)用

　　自行車制動系統(tǒng)中的車閘把與連桿是一個省力杠桿，可增大對剎車皮的拉力。自行車為了省力或省距離，還使用了輪軸：腳蹬板與鏈輪牙盤；后輪與飛輪及龍頭與轉(zhuǎn)軸等。

　　5.功、機(jī)械能的知識運(yùn)用

　�。�1）根據(jù)功的原理：省力必定費(fèi)距離。因此人們在上坡時，常騎“S形”路線就是這個道理。

　　（2）動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化。

　　如騎車上坡前，人們往往要加緊蹬幾下，就容易上去些，這里是動能轉(zhuǎn)化為勢能。而騎車下坡，不用蹬，車速也越來越快，此為勢能轉(zhuǎn)化為動能。

　　6.慣性定律的運(yùn)用

　　快速行駛的自行車，如果突然把前輪剎住，后輪為什么會跳起來。這是因?yàn)榍拜喪艿阶枇Χ�突然停止運(yùn)動，但車上的人和后輪沒有受到阻力，根據(jù)慣性定律，人和后輪要保持繼續(xù)向前的運(yùn)動狀態(tài)，所以后輪會跳起來。

　　切記下坡或高速行駛時，不能單獨(dú)用自行車的前閘剎車，否則會出現(xiàn)翻車事故！

在研究真空能否傳聲的時候，把鬧鐘放在玻璃鐘罩內(nèi)，用抽氣機(jī)逐漸抽出罩內(nèi)空氣，聽到鈴聲逐漸減小，實(shí)驗(yàn)中無法達(dá)到絕對真空，但可以通過鈴聲的變化趨勢，推測出聲音不能在真空中傳播，這種方法稱為“理想化實(shí)驗(yàn)”，英國物理學(xué)家牛頓曾經(jīng)研究過這樣一個問題：從高山上用不同的水平速度拋出物體，拋出速度越大，落地點(diǎn)就離山腳越遠(yuǎn)，當(dāng)速度越來越大時，物體將如何運(yùn)動呢？當(dāng)時他無法使物體達(dá)到很大的速度，但他通過科學(xué)的推測得出了一個重要的結(jié)論。

（1）請你根據(jù)以上提示及牛頓當(dāng)年所繪制的草圖（如圖）推測出這個結(jié)論：

現(xiàn)代科技領(lǐng)域中應(yīng)用這個結(jié)論制成了            。

（2）伽利略等人利用相似推理方法對力和運(yùn)動的關(guān)系進(jìn)行了研究，牛頓在此基礎(chǔ)上總結(jié)出了著名的           定律。