自行車中的物理知識

自行車涉及了許多物理知識，現歸納如下：

聲的現象：

自行車車鈴的把手經過手的撥動，帶動了齒輪，齒輪使帶有彈簧錘的軸旋轉起來，彈簧錘敲打鈴蓋，車鈴就叮鈴響。撥動自行車的車鈴能發聲，是因為振動的物體能發聲，用手按住鈴蓋，鈴聲振動停止。

光的現象：

自行車的尾燈的反射面由很多紅色的立方體直角組，可以把照在尾燈上的光向各個方向反射，使車後各個方向上的人均能看到紅色的光，以防止交通事故的發生。

摩擦的現象：

1．車的前軸、中軸、後軸上裝有滾動軸承及潤滑油，車輪是圓形的，是為了減少摩擦。

2．車外胎、把手塑料套和腳踏板上都刻有花紋，車的把手上有凹槽，是為了增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦。

3．若車鈴不響，是因為軸與齒輪之間的咬合部分太澀了，加幾滴油潤滑，減小摩擦。

4．車把的塑料套緊套在車把套上，是為了增大與車把套的壓力來增大摩擦。

5．剎車時，應用力捏車閘，是為了增大壓力來增大摩擦。

6．旋緊自行車各種緊固螺絲，是為了增大壓力來增大摩擦。

7．自行車的前輪為從動輪，摩擦力的方向向後，與運動的方向相反。後輪為主動輪，摩擦力的方向向前，與車運動的方向相同。緊急剎車時，輪子與地面的摩擦屬於滑動摩擦。

壓強的現象：

1．自行車的坐墊呈馬鞍型，它能夠增大坐墊與人體的接觸面積，以減小臀部的壓強。

2．腳蹬板很寬，也是為了增大與腳的接觸面積，以減小腳部的壓強。

3．用橡膠製成的車胎並且打足氣，是為了通過減輕壓力來減小對地面的壓強，同時通過彈力的作用可起緩衝作用。

4．給車胎打氣時，越打越費力，車胎越硬，是因為越打裡面的氣體越多，裡面的壓強越大。

槓桿的現象：

1．控制前輪轉向的槓桿──車把：是省力槓桿，人們用很小的力就能轉動自行車前輪來控制自行車運動方向和平衡。

2．控制剎車閘的槓桿──車把上的閘把：是省力槓桿，人們用很小的力就能使車閘以比較大的壓力壓到車輪的鋼圈上。

3．支援人重和貨重的槓桿──三角槓、貨架、前叉、後三角槓：用以形成車重和承重。

4．中軸上的腳蹬和花盤齒輪：組成省力輪軸，因為腳蹬半徑大於花盤齒輪的半徑。

5．自行車手把與前叉軸：組成省力輪軸，因為手握把外的半徑大於前叉軸的半徑。

6．自行車後軸上的齒輪和後輪：組成費力輪軸，因為齒輪的半徑小於後輪的半徑。

電的現象：

自行車前輪旁邊的照明燈能發光，因為內部有旋轉磁極式發電機，圓形磁體的軸與前輪摩擦轉動而產生感應電流。電流通過小燈泡的燈絲而發光，把小燈泡放在凹面鏡的焦點處，起到會聚作用，增加燈的亮度。

熱的問題：

1．夏天，將自行車車胎中的氣打得足足的，若停在烈日下，車胎會爆裂。因為在烈日下，車胎內的氣溫公升高，壓強增大，當壓強增大到超過車胎所能承受的最大壓強時，車胎會爆裂。

2．用打氣筒給自行車車胎打氣時，不一會兒氣筒壁就會熱起來，是因為打氣筒的活塞壓縮氣體做功，氣體內能增加，氣體內能傳給筒壁，使筒壁溫度公升高。同時打氣過程也是克服活塞和筒壁摩擦力做功過程，也使筒壁內能增加，溫度公升高。

慣性及能的知識：

騎自行車行駛時，當不用力蹬腳蹬板時，自行車還會繼續向前運動是由於慣性的原因。另外，騎自行車飛躍障礙物時，落地時，應先使後輪著地，防止因為具有慣性而翻車。而當騎自行車上坡時，都應先加緊用力蹬幾下，目的是為了增大速度，以獲得更大的動能，來轉化更多的重力勢能，公升的更高一些。

力的知識：

自行車坐墊下的有許多彈簧，主要的通過緩衝作用減小震動。

①自行車外胎為什麼要有凸凹不平的花紋

摩擦力的大小跟兩個因素有關：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。

②自行車為什麼能前進？

當我們騎在自行車上時，由於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？這還是依靠後輪與地面之間的摩擦而產生的，這個摩擦力的方向是向前的。那前輪的摩擦力是幹什麼的？

阻礙車的運動！其方向與自行車前進方向相反。正是這兩個力大小相等，方向相反，所以自行車作勻速運動。

不過，當人們在地上推自行車前進時，前輪和後輪的摩擦力方向都向後。那誰和這兩個力平衡呢？腳對地面的摩擦力向前！

③剎車以後，自行車為何能停止？

剎車時，剎皮與車圈間的摩擦力，會阻礙後輪的轉動。手的壓力越大，剎皮對車圈的壓力就越大，產生的摩擦力也就越大，後輪就轉動的越慢。如果完全剎死，這時後輪與地面之間的摩擦就變為滑動摩擦力（原來為滾動摩擦，方向向前），方向向後，阻礙了自行車的運動，因此就停下來了。

④自行車哪些地方安有鋼珠？為什麼安鋼珠？

在自行車的前軸、中軸、後軸、車把轉動處，腳蹬轉動處等地方，都安有鋼珠。

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

2、自行車上的槓桿、輪軸知識。

①自行車上的槓桿

a、控制前輪轉向的槓桿：自行車的車把，是省力槓桿，人們用很小的力就能轉動自行車前輪，來控制自行車的運動方向和自行車的平衡。

b、控制剎車閘的槓桿：車把上的閘把是省力槓桿，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。

②自行車上的輪軸

a、中軸上的腳蹬和花盤齒輪：組成省力輪軸（腳蹬半徑大於花盤齒輪半徑）。

b、自行車手把與前叉軸：組成省力輪軸（手把轉動的半徑大於前叉軸的半徑）。

c、後軸上的齒輪和後輪：組成費力輪軸（齒輪半徑小於後輪半徑）。

3、自行車上的氣壓知識。

自行車內胎充氣：早期的各種輪子都是木輪、鐵輪，顛簸不已。現代自行車使用充氣內胎主要是使胎內的壓強增大，可以起到緩衝的作用，同時可以減小自行車前進的阻力。

氣門芯的作用：充氣內胎上的氣門芯，起著單向閥門的作用，只讓氣體進入，不讓氣體外漏，方便進氣，保證充氣內胎的密封。

4、自行車上光學知識。

自行車上的紅色尾燈，不能自行發光，但是到了晚上卻可以提醒司機注意，因為自行車的尾燈是由很多蜂窩狀的「小室」構成的，而每乙個「小室」是由三個約成90度的反射面組成的。這樣在晚上時，當後面汽車的燈光射到自行車尾燈上，就會產生反射光，由於紅色醒目，就可以引起司機的注意。

5、自行車擋泥板安放的原因

是離心力的原理。當車輪轉動時，車輪上每乙個點都會產生離心力，離輪心越遠離心力越大。當車輪與地面接觸的時候，受離心力的作用，會把從地面上沾的汙水向車輪運動的相反方向甩出，這就是為什麼在下雨天騎沒有擋泥板的自行車會把後背甩上汙水，也就是自行車安放擋泥板的原因。

6、變速自行車靠的就是改變動力臂與阻力臂的比值來改變自行車的用力程度。

輪胎越大，阻力越大；

輪胎的角速度與軸上的角速度相同；

輪胎內充滿氣體，一是減少與地面的接觸面積，減小滾動摩擦力；二是可以起到減振作用。

車把是乙個等比槓桿，即車把轉動的角度與前輪的角度相同。

輻條：一是為了減輕車輪的重量，二是便與調整偏圈。

7、五、自行車上的力學知識

自行車在我國是很普及的代步和運載工具。在它的「身上」運用了許多力學知識。

1．測量中的應用

在測量跑道的長度時，可運用自行車。如普通車輪的直徑為0.71公尺或0.

66公尺。那麼轉過一圈長度為直徑乘圓周率π，即約2.23公尺或2.

07公尺，然後，讓車沿著跑道滾動，記下滾過的圈數n，則跑道長為n×2.23公尺或n×2.07公尺。

2．力和運動的應用

(1)減小與增大摩擦。

車的前軸、中軸及後軸均採用滾動以減小摩擦。為更進一步減小摩擦，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，利用它的緩衝作用以減小震動。

3．壓強知識的應用

(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，使人騎車不易感到疲勞。

4．簡單機械知識的應用

自行車制動系統中的車閘把與連桿是乙個省力槓桿，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；後輪與飛輪及龍頭與轉軸等。

5．功、機械能的知識運用

(1)根據功的原理：省力必定費距離。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化。

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

6．慣性定律的運用

快速行駛的自行車，如果突然把前輪剎住，後輪為什麼會跳起來。這是因為前輪受到阻力而突然停止運動，但車上的人和後輪沒有受到阻力，根據慣性定律，人和後輪要保持繼續向前的運動狀態，所以後輪會跳起來。

切記下坡或高速行駛時，不能單獨用自行車的前閘剎車，否則會出現翻車事故！

假如把我國比作乙個自行車的王國，那麼，青少年學生就是這王國中最忠實的臣民。無論是晴空萬里，還是風雨交加，我們騎著這心愛的坐騎，賓士在上學和放學的路上。作為我們出行的好夥伴，我們喜歡它，愛護它。

自行車也很神奇，從它的構造和使用過程中，可以發現許多與物理有關的知識，不信請看。

1、穩定性的知識

自行車之所以在行駛過程中不會傾倒，主要得益於物理學原理的應用。大家知道，凡是高速轉動的物體，其轉動方向會保持不變，物體便不會傾倒，這同旋轉的陀螺不會傾倒是乙個道理。我們騎自行車是在前進的方向上給自行車乙個力，使車輪轉動起來，車輪就能保持在一種平衡狀態，在利用車把轉動加以調節，自行車就可以往前行進了，一旦停下來，這種平衡沒了，自行車就會傾倒。

2、摩擦力知識

（1）啟動、行駛過程中的摩擦力

當自行車啟動或行駛時，在鏈條驅動下，後輪逆時針轉動，輪胎與地面接觸處相對於地面有向後運動的趨勢，故地面對後輪施加向前的摩擦力，該摩擦力是自行車向前運動的動力。在此力的作用下，自行車整體具有向前運動的趨勢，自行車的前輪胎於地面接觸處具有向前運動的趨勢，則地面對前輪產生向後的摩擦力，在該摩擦力的作用下，前輪便沿著後輪相同的方向轉動起來，自行車向前運動，因此，人們也將後輪稱為主動輪，前輪稱為從動輪。當下雨或下雪天，地面摩擦力變小，自行車很容易摔倒，即平常說的打滑，其道理就在於此。

自行車上輪胎上凹凸不平的花紋，就是為了增大摩擦力。

自行車中的物理知識

自行車中的物理知識

自行車中的物理知識

自行車上的物理知識

相關推薦