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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。

　　①自行車外胎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：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自行車為什么能前進？

　　當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？這還是依靠后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。那前輪的摩擦力是干什么的？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！

　　③剎車以后，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，后輪就轉動的越慢。如果完全剎死，這時后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），方向向后，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？為什么安鋼珠？

　　在自行車的前軸、中軸、后軸、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、自行車上的杠桿、輪軸知識。

　　①自行車上的杠桿

　　A、控制前輪轉向的杠桿：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。

　　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，可以起到緩沖的作用，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，當后面汽車的燈光射到自行車尾燈上，就會產生反射光，由于紅色醒目，就可以引起司機的注意。

　　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米或0.66米。那么轉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n，則跑道長為n×2.23米或n×2.07米。

　　2.力和運動的應用

　　（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，利用它的緩沖作用以減小震動。

　　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，這里是動能轉化為勢能。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，后輪為什么會跳起來。這是因為前輪受到阻力而突然停止運動，但車上的人和后輪沒有受到阻力，根據慣性定律，人和后輪要保持繼續向前的運動狀態，所以后輪會跳起來。

　　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！

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

（1）（1分）自行車所受重力是多少？（g取10N/㎏）

（2）（3分）自行車行駛過程中，車對地面的壓強是多少？（g取10N/㎏）

（3）（3分）小紅騎著自行車沿直線勻速行駛10min，做了多少功？

（4）（2分）從自行車的結構和使用來看，應用了許多物理知識，請你仿照下表的示例，寫出兩個應用的實例。

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

（1）（1分）自行車所受重力是多少？（g取10N/㎏）
（2）（3分）自行車行駛過程中，車對地面的壓強是多少？（g取10N/㎏）
（3）（3分）小紅騎著自行車沿直線勻速行駛10min，做了多少功？
（4）（2分）從自行車的結構和使用來看，應用了許多物理知識，請你仿照下表的示例，寫出兩個應用的實例。