自行車(chē)上的物理知識(shí)

　　你知道自行車(chē)上有哪些物理知識(shí)嗎？下面我們來(lái)看一看。

　　1、自行車(chē)上的摩擦知識(shí)。

　�、僮孕熊�(chē)外胎為什么要有凸凹不平的花紋

　　摩擦力的大小跟兩個(gè)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(chē)外胎有凸凹不平的花紋，這是通過(guò)增大自行車(chē)與地面間的粗糙程度，來(lái)增大摩擦力的，其目的是為了防止自行車(chē)打滑。

　�、谧孕熊�(chē)為什么能前進(jìn)？

　　當(dāng)我們騎在自行車(chē)上時(shí)，由于人和自行車(chē)對(duì)地面有壓力，輪胎和地面之間不光滑，因此自行車(chē)與路面之間有摩擦，不過(guò)，要問(wèn)自行車(chē)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(gè)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(chē)的運(yùn)動(dòng)！其方向與自行車(chē)前進(jìn)方向相反。正是這兩個(gè)力大小相等，方向相反，所以自行車(chē)作勻速運(yùn)動(dòng)。不過(guò)，當(dāng)人們?cè)诘厣贤谱孕熊?chē)前進(jìn)時(shí)，前輪和后輪的摩擦力方向都向后。那誰(shuí)和這兩個(gè)力平衡呢？腳對(duì)地面的摩擦力向前！

　　③剎車(chē)以后，自行車(chē)為何能停止？

　　剎車(chē)時(shí)，剎皮與車(chē)圈間的摩擦力，會(huì)阻礙后輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。手的壓力越大，剎皮對(duì)車(chē)圈的壓力就越大，產(chǎn)生的摩擦力也就越大，后輪就轉(zhuǎn)動(dòng)的越慢。如果完全剎死，這時(shí)后輪與地面之間的摩擦就變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力（原來(lái)為滾動(dòng)摩擦，方向向前），方向向后，阻礙了自行車(chē)的運(yùn)動(dòng)，因此就停下來(lái)了。

　�、茏孕熊�(chē)哪些地方安有鋼珠？為什么安鋼珠？

　　在自行車(chē)的前軸、中軸、后軸、車(chē)把轉(zhuǎn)動(dòng)處，腳蹬轉(zhuǎn)動(dòng)處等地方，都安有鋼珠。

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

　　2、自行車(chē)上的杠桿、輪軸知識(shí)。

　　①自行車(chē)上的杠桿

　　A、控制前輪轉(zhuǎn)向的杠桿：自行車(chē)的車(chē)把，是省力杠桿，人們用很小的力就能轉(zhuǎn)動(dòng)自行車(chē)前輪，來(lái)控制自行車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向和自行車(chē)的平衡。

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

　�、谧孕熊�(chē)上的輪軸

　　A、中軸上的腳蹬和花盤(pán)齒輪：組成省力輪軸（腳蹬半徑大于花盤(pán)齒輪半徑）。

　　B、自行車(chē)手把與前叉軸：組成省力輪軸（手把轉(zhuǎn)動(dòng)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(chē)上的氣壓知識(shí)。

　　自行車(chē)內(nèi)胎充氣：早期的各種輪子都是木輪、鐵輪，顛簸不已。現(xiàn)代自行車(chē)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(shí)可以減小自行車(chē)前進(jìn)的阻力。

　　氣門(mén)芯的作用：充氣內(nèi)胎上的氣門(mén)芯，起著單向閥門(mén)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(chē)上光學(xué)知識(shí)。

　　自行車(chē)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?chē)的尾燈是由很多蜂窩狀的“小室”構(gòu)成的，而每一個(gè)“小室”是由三個(gè)約成90度的反射面組成的。這樣在晚上時(shí)，當(dāng)后面汽車(chē)的燈光射到自行車(chē)尾燈上，就會(huì)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(chē)在我國(guó)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(shí)

　　1.測(cè)量中的應(yīng)用

　　在測(cè)量跑道的長(zhǎng)度時(shí)，可運(yùn)用自行車(chē)。如普通車(chē)輪的直徑為0.71米或0.66米。那么轉(zhuǎn)過(guò)一圈長(zhǎng)度為直徑乘圓周率π，即約2.23米或2.07米，然后，讓車(chē)沿著跑道滾動(dòng)，記下滾過(guò)的圈數(shù)n，則跑道長(zhǎng)為n×2.23米或n×2.07米。

　　2.力和運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用

　　（1）減小與增大摩擦。

　　車(chē)的前軸、中軸及后軸均采用滾動(dòng)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(rùn)滑劑。

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

　　（2）彈簧的減震作用。

　　車(chē)的座墊下安有許多根彈簧，利用它的緩沖作用以減小震動(dòng)。

　　3.壓強(qiáng)知識(shí)的應(yīng)用

　　（1）自行車(chē)車(chē)胎上刻有載重量。如車(chē)載過(guò)重，則車(chē)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(chē)不易感到疲勞。

　　4.簡(jiǎn)單機(jī)械知識(shí)的應(yīng)用

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

　　5.功、機(jī)械能的知識(shí)運(yùn)用

　　（1）根據(jù)功的原理：省力必定費(fèi)距離。因此人們?cè)谏掀聲r(shí)，常騎“S形”路線(xiàn)就是這個(gè)道理。

　�。�2）動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。

　　如騎車(chē)上坡前，人們往往要加緊蹬幾下，就容易上去些，這里是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能。而騎車(chē)下坡，不用蹬，車(chē)速也越來(lái)越快，此為勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。

　　6.慣性定律的運(yùn)用

　　快速行駛的自行車(chē)，如果突然把前輪剎住，后輪為什么會(huì)跳起來(lái)。這是因?yàn)榍拜喪艿阶枇Χ�突然停止運(yùn)動(dòng)，但車(chē)上的人和后輪沒(méi)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(dòng)狀態(tài)，所以后輪會(huì)跳起來(lái)。

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

如圖自行車(chē)的質(zhì)量為15㎏。質(zhì)量為45kg的小紅騎自行車(chē)在水平路面上以4m/s的速度勻速直線(xiàn)前進(jìn)時(shí)，前后輪胎著地總面積約為100cm²，勻速行駛過(guò)程中的阻力為30N（忽略空氣的阻力）

（1）（1分）自行車(chē)所受重力是多少？（g取10N/㎏）

（2）（3分）自行車(chē)行駛過(guò)程中，車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng)是多少？（g取10N/㎏）

（3）（3分）小紅騎著自行車(chē)沿直線(xiàn)勻速行駛10min，做了多少功？

（4）（2分）從自行車(chē)的結(jié)構(gòu)和使用來(lái)看，應(yīng)用了許多物理知識(shí)，請(qǐng)你仿照下表的示例，寫(xiě)出兩個(gè)應(yīng)用的實(shí)例。

如圖自行車(chē)的質(zhì)量為15㎏。質(zhì)量為45kg的小紅騎自行車(chē)在水平路面上以4m/s的速度勻速直線(xiàn)前進(jìn)時(shí)，前后輪胎著地總面積約為100cm²，勻速行駛過(guò)程中的阻力為30N（忽略空氣的阻力）

（1）（1分）自行車(chē)所受重力是多少？（g取10N/㎏）
（2）（3分）自行車(chē)行駛過(guò)程中，車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng)是多少？（g取10N/㎏）
（3）（3分）小紅騎著自行車(chē)沿直線(xiàn)勻速行駛10min，做了多少功？
（4）（2分）從自行車(chē)的結(jié)構(gòu)和使用來(lái)看，應(yīng)用了許多物理知識(shí)，請(qǐng)你仿照下表的示例，寫(xiě)出兩個(gè)應(yīng)用的實(shí)例。