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自行車物理研究内容

汽車 更新时间:2025-02-03 20:04:40

自行車物理研究内容?自行車是我們日常生活中一種普遍的交通工具,常見的有普通載重自行車、輕便自行車、山地自行車、童車、賽車、電動自行車等.它結構簡單,方便實用今天,就讓我們來研究一下自行車中所蘊含的物理知識,接下來我們就來聊聊關于自行車物理研究内容?以下内容大家不妨參考一二希望能幫到您!

自行車物理研究内容(自行車中的物理知識)1

自行車物理研究内容

自行車是我們日常生活中一種普遍的交通工具,常見的有普通載重自行車、輕便自行車、山地自行車、童車、賽車、電動自行車等.它結構簡單,方便實用。今天,就讓我們來研究一下自行車中所蘊含的物理知識。

這是一種普通的自行車,在其中涉及到很多物理知識,包括杠杆、輪軸、摩擦、壓強、能量的轉化等力學、熱學及光學知識,下面具體來分析一下.

一、力學知識 1.摩擦方面

(1)自行車車輪胎、車把套、腳踏闆以及刹車塊處均刻有一些花紋,增大接觸面粗糙程度.增大摩擦力.

(2)車軸處經常上一些潤滑油,以減小接觸面粗糙程度,來減小摩擦力.

(3)所有車軸處均有滾珠,變滑動摩擦為滾動摩擦,來減小摩擦,轉動方便.

滾珠

(4)刹車時,需要纂緊刹車把,以增大刹車塊與車圈之間的壓力,從而增大摩擦力,

(5)緊蹬自行車前進時,後輪受到的摩擦力方向向前,是自行車前進的動力,前輪受到的摩擦力方向向後,是自行車前進的阻力;自行車靠慣性前進時,前後輪受到的摩擦力方向均向後,這兩個力均是自行車前進的阻力.

2.壓強方面

(1)一般情況下,充足氣的自行車輪胎着地面積大約為S=2×10cm×5cm=100cm2,當一普通的成年人騎自行車前進時,自行車對地面的壓力大約為F=(500N 150N)=650N,可以計算出自行車對地面的壓強約為6.5×106Pa

(2)在車軸擰螺母處要加一個墊圈,來增大受力面積,以減小壓強.

(3)自行車的腳踏闆做得扁而平,來增大受力面積,以減小它對腳的壓強,

(4)自行車的内胎要充夠足量的氣體,在氣體的體積、溫度一定時,氣體的質量越大,壓強越大.

(5)自行車的車座做得扁而平(如圖),來增大受力面積,以減小它對身體的壓強.

3.輪軸方面

(1)自行車的車把相當于一個輪軸,車把相當于輪,前軸為軸,是一個省力杠杆,如圖示.

(2)自行車的腳踏闆與中軸也相當于一個輪軸,實質也為一個省力杠杆.

4.杠杆方面

自行車的刹車把相當于一個省力杠杆.

5.慣性方面

(1)當人騎自行車前進時,停止蹬自行車後,自行車仍然向前走,是由于它有慣性.

(2)當人騎自行車前進時,若遇到緊急情況,一般情況下要先捏緊後刹車,然後再捏緊前刹車,或者前後一起捏緊,這樣做是為了防止人由于慣性而向前飛出去.

6.能量轉化方面

(1)當人騎自行車下坡時,速度越來越快,是由于下坡時人和自行車的重力勢能轉化為人和自行車的動能.

(2)當人騎自行車上坡之前要緊蹬幾下,目的是增大速度,來增大人和自行車的動能,這樣上坡時動能轉化為重力勢能,能上得更高一些.

二、聲學方面

(1)自行車的金屬車钤發聲是由于鈴蓋在不停的振動,而汽笛發聲是由于汽笛内的氣體不的振動而引起的.

1.測量中的運用

在測量跑到的長度時,可運用自行車。如普通車輪的直徑是0.71米或0.66米。那麼轉過一圈長度為直徑乘圓周率,即約2.33米或2.07米,然後,讓車沿這跑道滾動,記下滾動的圈數n則跑道長為2.33n米或2.07n米。

2.力和運動的運用

(1) 減小與增大摩擦。車的前軸,中軸及後軸均采用滾動以減小摩擦。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,車的把手的塑料套,蹬闆套,閘把套等。變滾動摩擦為滑動摩擦以增大摩擦。如在刹車時,車輪不再滾動,而在地面上滑動,摩擦大大增加了,故車可以迅速停駛。而在刹車的同時,手用力握緊閘把,增大刹車皮對鋼圈的壓力以達到制止車輪滾動的目的。

(2) 彈簧的減振作用。車的坐墊下安有許多根彈簧,利用它的緩沖作用以減小振動

3.壓強知識的運用

(1)自行車車胎上刻有載重量。如車載重過量,則車胎受到壓強太大而被壓破。

(2)坐墊呈馬鞍形,它能夠增大坐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.簡單機械知識的運用

自行車制動系統中的車閘把與連杆是一個省力杠杆,可增大對刹車皮的拉力。自行車為了省力或省距離,還使用了輪軸::腳踏闆與鍊輪牙盤;後輪與飛輪及龍頭與轉軸等。

5.功和機械能的知識的運用

(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) 動能和重力勢能的互相轉化。如汽車上坡前,人們要加緊蹬幾下,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。

(3) 整體上自行車是費力機械,一般為省距離才騎自行車。頂風騎車比頂風行走艱難,就是因為騎車費的力被“放大”了

6.慣性定律的運用

  快速行駛的自行車,如果突然把前輪刹住,後輪會跳起來。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态。所以切記下坡或高速行駛時,不能單獨用自行車的前閘刹車,否則會出現翻車事自行車後輪驅動,後輪相對于地面其實是靜摩擦(和人走路一樣)雖然自行車相對運動看起來是向前,但是輪子其實相對于地面是有向後的運動趨勢,所以此時摩擦力和相對運動方向相反,也就是摩擦力向前。 { 自行車後輪驅動,後輪相對于地面其實是靜摩擦(和人走路一樣)雖然自行車相對運動看起來是向前,但是輪子其實相對于地面是有向後的運動趨勢,所以此時摩擦力和相對運動方向相反,也就是摩擦力向前。 前輪就不一樣了,因為此時是地面的摩擦力使前輪運動(這裡和後輪是完全兩種情況,很多人容易混為一談),首先,想象一個畫面,靜止在一個粗糙水平面上的輪子,你要使它向前運動,且不接觸它,你隻能向後拖動水平面,因此摩擦力隻能向後。} 故。 普通自行車隻有兩個齒輪!不同的車齒輪數是不一樣的,越高級越多齒盤,腳蹬的這個我們叫它大齒盤,後面那個叫飛輪, 飛輪固定在後輪上,飛輪轉一圈,後輪轉一圈, 我們蹬腳踏,腳踏帶動曲柄,曲柄轉動大齒盤,大齒盤靠鍊條傳動到飛輪,車輪轉動! 腳蹬一圈自行車走多遠,取決于齒盤和飛輪的齒數比,齒數比越大車輪轉的越遠,齒數比越小車輪轉的越省力 1.總的來講:自行車能前進的根本原因是摩擦力的作用。 輪胎與地面摩擦,地面給輪胎一個反作用力,推動車子前進。 2.人通過蹬踏,把腿部的力量傳遞到腳踏,腳踏牙盤(你所說的前齒輪)獲得扭矩再利用鍊傳動(鍊條),傳遞到飛輪(後齒輪),飛輪與塔基及車軸的安裝配合,傳遞為對車條的扭矩拉力,從而帶動車圈轉動,最後通過車胎與地面的摩擦獲得反作用力,前進。 3.牙盤與飛輪(前、後齒輪)具有不同的齒數,通過調整配合獲得不同的齒數比,也就改變了傳動比,從而獲得你所需要的不同動力輸出。比如你在上坡時希望省力,你就會通過變速,把前後齒輪比小,比如前面用最小齒輪而後面用最大齒輪,這樣你就能輕松爬上一般的坡度了;而希望在平地快速騎行時是用前面的大齒輪帶動小齒輪。 其實從能量守恒上講,你從一個地方到達另一個地方路徑相同的情況下總功是不變的~~但可以通過這樣改變速度而改變做功的時間。

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