自行車上的物理知識有哪些

① 自行車中的物理知識

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，以下是由我整理關於自行車中的物理知識的內容，希望大家喜歡!

(一)自行車的有關原理

一、 車體設計原理

A：手把連接前輪的轉向機制是輪軸的運用，一般女裝車手把大多比較寬，就是因為把“輪”的半徑加大，可以更省力，騎起來很優雅.

B：剎車把手是一個簡單的杠桿，使用者用很小的力就可對剎車片產生很大的壓力.

C：前剎片是利用摩擦力使車輪減速，同時在接地點產生向後的摩擦力來使車體減速.以前輪夾式剎車和傳統後輪軸心的盤式剎車來比較，對同樣大小的剎車壓力而言，前者因力臂較長，會比後者有較大的力矩，效果較佳.

D：接地的輪胎也是靠摩擦力使車子前進，剎車也是同樣道理.

E：輪軸中央用滾珠軸承加黃油來減少摩擦，提高傳動效率.

F：踏板是輪軸的運用.

G：前後齒輪是利用鏈條傳動的齒輪系統，因為前大後小，所以費力而省時，可以把車子加速到很快.

H：後齒輪傳動給後輪是一種作用力施在軸上的輪軸系統.

I：有些座墊下方是以彈簧為避震器，是彈簧在日常生活中除了做為彈簧秤外，另一大用途.

J：新型自行車有些裝上油壓避震器，是帕斯卡原理的運用.

二、為何自行車剛騎動時手把會不自覺轉動?

自行車基本上是兩點著地，騎動時可以不倒下是因為兩輪滾動時產生水平方向的角動量;當車子幾乎靜止時角動量消失了，質心要通過底座(人和車體在地面的投影)的機會非常少，不可避免就要倒下，此時若轉動手把就會產生垂直方向的角動量，使車子保持平衡，這點和飛盤轉動時可以保持平穩飛行有異曲同工之妙，但因為轉動不是很完整，方向又一再改變，所以一般不能撐很久.

三、變速原理

設前齒輪半徑a、後齒輪半徑b，a/b的比值愈大，可以愈省力，但省力一定較費時，所以車騎得不快，一般在起動時會把a/b調小一點，比較容易克服最大靜摩擦力，之後再把比值變大.一輛十段變速的自行車有兩個不同半徑的前輪，後面有五個，以共有十種組合.

四、剎車原理

從運動學的角度來看，急剎車車子可能向前翻倒.先考慮前輪剎死的情形：此時以前輪著地點為支點，因車子有向前的慣性(人車的質心明顯在支點右上方)，很容易有向前翻的情形發生;那後輪剎車的情形又如何呢?如果後輪剎死了車子的慣性一樣向前，但此時前輪對地面的壓力會增大，相對減少後輪的下壓力，所以翻車的機會較少，當然若是向前的慣性實在太大，車子一樣會以前輪為支點旋轉而使後輪會上蹺.

綜合以上可知：自行車最好不要單獨剎前輪，若只有一個剎車系統應裝在後輪，當然兩輪一起剎車最理想.不論用那一輪剎車，前輪的下壓力一定會增大，後輪的一定減少，所以前輪的剎車摩擦力比後輪的大.所以在機車或汽車上，效果較佳(當然也較貴)的碟式剎車裝在前輪，後輪再裝鼓式剎車，此即常在汽車廣告中聽到的”前碟後鼓”，但注意使用的前提是前後剎車一定同時作用，以免翻車.

(二)自行車中的物理知識

兩種常見的自行車，在其中涉及到很多衫猜物理知識，包括杠桿、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、腳踏板以及剎車塊處均刻有一些花紋，增大接觸面粗糙芹扒程度.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，轉或首型動方便.

(4)剎車時，需要纂緊剎車把，以增大剎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著地面積大約為S=2×10Cm×5cm=100×cm2，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為6.5×104Pa.

(2)在車軸擰螺母處要加一個墊圈，來增大受力面積，減小壓強.

(3)自行車的腳踏板做得扁而平，來增大受力面積，以減小它對腳的壓強，

(4)自行車的內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，來增大受力面積，以減小它對身體的壓強.

3.輪軸方面

(1)自行車的車把相當於一個輪軸，車把相當於輪，前軸為軸，是一個省力杠桿，如圖3所示.

(2)自行車的腳踏板與中軸也相當於一個輪軸，實質為一個省力杠桿.

(3)自行車的飛輪也相當於一個省力的輪軸.

4.杠桿方面：自行車的剎車把相當於一個省力杠桿.

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，是由於它有慣性.

(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剎車，然後再捏緊前剎車，或者前後一起捏緊，這樣做是為了防止人由於慣性而向前飛出去.

6.能量轉化方面

(1)當人騎自行車下坡時，速度越來越快，是由於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.

(3)如圖4所示，自行車的車梯上掛有一個彈簧，在它彈起時，彈簧的彈性勢能轉化為動能，車梯自動彈起.

7.聲學方面

(1)自行車的金屬車鈐發聲是由於鈴蓋在不停的振動，而汽笛發聲是由於汽笛內的氣體不斷的振動而引起的.

8.齒輪傳動方面

(1)線速度和角速度的關系，如圖5所示，設齒輪邊緣的線速度為v ，齒輪的半徑為R，齒輪轉動的角速度為ω，則有v =ωR.

二、熱學知識

在夏天自行車輪胎內的氣體不能充得太足，是為了防止自行車爆胎，因為對於質量、體積一定的氣體，當溫度越高，壓強越大，當壓強達到一定程度時，若超過了輪胎的承受能力，就會發生爆胎的情況.

三、光學知識

在日常生活中，自行車的後面都裝有一個反光鏡，它的設計很巧妙，組成如圖6所示，它是由三個相互垂直的平面鏡組成一個立體直角，用其內表面作為反射面，這叫角反射器.當有光線從任意角度射向尾燈時，它都能把光“反向射回”，當光線射向反光鏡時，會使後面的人很容易看到.在夜間，當汽車燈光照到它前方的自行車尾燈上，無論入射方向如何，反射光都能反射到汽車上，其光強遠大於一般的漫反射光，就如發光的紅燈，足以讓汽車的司機觀察到.

四、電學方面

② 自行車的物理知識

自行車
與
物理
自行車上的力學知識
(一)運動和力的應用
自行車的外胎,車把手塑料套,踏板套,閘把套等處均有凹凸不平的花紋以增大摩擦.剎車時,手用力握緊車閘把,增大剎車皮對車輪鋼圈的壓力,以達到制止車輪滾動的目的.剎車時,車輪不再滾動,而在地面上滑動,變滾動為滑動後,摩擦大大增加,所以車能夠迅速制動.
車的前軸,中軸及後軸均採用滾動軸承以減小摩擦,在這些部件上,人們常常加潤滑油進一步減小摩擦.
1.增大和減小摩擦
自行車上的力學知識
車的座墊下安有粗的螺旋狀的彈簧,利用它的緩沖作用以減小震動.
2.彈簧的減震作用
自行車上的力學知識
(二)壓強知識的應用
自行車的車胎上刻有載重量,明確告訴人們:不能超載,如車載過量,車胎受力面積不變,則車胎受到太大的壓強將被壓破.
1.自行車負重
2.車座上的物理
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,使人騎車時感到較舒適.
自行車上的力學知識
(三)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,可增大剎車皮的拉力.另外,鏈輪牙盤與腳蹬,後輪與飛輪,車龍頭與轉軸等都是輪軸,利用它們可以省力.
自行車上的力學知識
(四)功和能的知識運用
1,人們在騎自行車上較陡的坡時,往往走"S"形路線,這是根據功的原理.如圖,坡長相當於斜面長,坡高相當於斜面高,根據功的原理:W1=W2,即FL=Gh,亦可寫作:,可看出,斜面長L是斜面高h的幾倍,所用的力F就是重力G的幾分之一,所以,在高度h不變的情況下,斜面越長越省力,走"S"形路線是為了增大斜面長,從而能順利上坡.
自行車上的力學知識
(四)功和能的知識運用
2,動能和勢能的相互轉化
騎自行車上坡前,人們往往要加緊蹬幾下,使車的速度(動能)增大,"動能沖坡",以較大的動能轉化為較大勢能,能夠較容易到達坡頂.而騎車下坡時,不用腳蹬,車速也越來越快,這是勢能轉化為動能,動能不斷增大,所以車速也不斷增大
自行車上的力學知識
(五)剎車和慣性
自行車高速行駛特別是下坡時,不能單獨用前閘剎車,否則會出現翻車事故,其原因是:前閘剎車,前輪被迫靜止,而作為驅動輪的後輪車架和騎車人由於慣性還要保持原有的高速運動的趨勢,這時就會以前輪與地面接觸處為支點,向前翻轉,造成翻車事故.
自行車上的力學知識
(六)測量中的應用
在測量道路的長度時,可運用自行車.如24型車輪直徑為0.62米,26型車輪直徑為0.66米,車輪轉過一圈長度為直徑乘以圓周率π,得1.95米或2.07米,然後,讓車沿跑道滾動,記下滾過的圈數n,則跑道長n×1.95米或n×2.07米.
自行車上的力學知識
(七)熱膨脹知識的運用
在炎熱的夏天,車胎內的氣不能充得太足,更不能放在烈日下曝曬,因為車胎內的空氣受熱急劇膨脹,壓強猛增會將車胎脹破.
自行車上的力學知識
(八)機械能與內能的轉化
用打氣筒給車胎打氣,過一會兒,筒壁會熱起來,這是因為壓縮筒內氣體和克服活塞與筒壁的摩擦做功,使筒壁內能增加,溫度升高,所以筒壁會發熱.

③ 自行車中的物理知識有哪些

自行車中的物理知識有：

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、剎車時，應用力捏車閘，是為了增大壓力來增大摩擦。

8、旋緊自行車各種緊固螺絲，是為了增大壓力來增大摩擦。