自行车中物理基础知识.pdf

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。今天，就让我们来研究一 1 / 9 下自行车中所蕴含的物理知识。 这是一种普通的自行车，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 家用自行车 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． 滚珠 (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 2 / 9 (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=100cm2 ，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约为 6.5 ×106Pa． (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（如图） ，来增大受力面积，以减小它对身体的压强． 车座 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，如图示． 车把 (2) 自行车的脚踏板与中轴也相当于一个轮轴，实质也为一个省力杠杆． 3 / 9 脚踏 (3) 自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴． 飞轮 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． 二、声学方面 4 / 9 (1) 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． 金属车铃 汽笛