自行车上的物理知识有哪些

① 自行车中的物理知识

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，以下是由我整理关于自行车中的物理知识的内容，希望大家喜欢!

(一)自行车的有关原理

一、 车体设计原理

A：手把连接前轮的转向机制是轮轴的运用，一般女装车手把大多比较宽，就是因为把“轮”的半径加大，可以更省力，骑起来很优雅.

B：刹车把手是一个简单的杠杆，使用者用很小的力就可对刹车片产生很大的压力.

C：前刹片是利用摩擦力使车轮减速，同时在接地点产生向后的摩擦力来使车体减速.以前轮夹式刹车和传统后轮轴心的盘式刹车来比较，对同样大小的刹车压力而言，前者因力臂较长，会比后者有较大的力矩，效果较佳.

D：接地的轮胎也是靠摩擦力使车子前进，刹车也是同样道理.

E：轮轴中央用滚珠轴承加黄油来减少摩擦，提高传动效率.

F：踏板是轮轴的运用.

G：前后齿轮是利用链条传动的齿轮系统，因为前大后小，所以费力而省时，可以把车子加速到很快.

H：后齿轮传动给后轮是一种作用力施在轴上的轮轴系统.

I：有些座垫下方是以弹簧为避震器，是弹簧在日常生活中除了做为弹簧秤外，另一大用途.

J：新型自行车有些装上油压避震器，是帕斯卡原理的运用.

二、为何自行车刚骑动时手把会不自觉转动?

自行车基本上是两点着地，骑动时可以不倒下是因为两轮滚动时产生水平方向的角动量;当车子几乎静止时角动量消失了，质心要通过底座(人和车体在地面的投影)的机会非常少，不可避免就要倒下，此时若转动手把就会产生垂直方向的角动量，使车子保持平衡，这点和飞盘转动时可以保持平稳飞行有异曲同工之妙，但因为转动不是很完整，方向又一再改变，所以一般不能撑很久.

三、变速原理

设前齿轮半径a、后齿轮半径b，a/b的比值愈大，可以愈省力，但省力一定较费时，所以车骑得不快，一般在起动时会把a/b调小一点，比较容易克服最大静摩擦力，之后再把比值变大.一辆十段变速的自行车有两个不同半径的前轮，后面有五个，以共有十种组合.

四、刹车原理

从运动学的角度来看，急刹车车子可能向前翻倒.先考虑前轮刹死的情形：此时以前轮着地点为支点，因车子有向前的惯性(人车的质心明显在支点右上方)，很容易有向前翻的情形发生;那后轮刹车的情形又如何呢?如果后轮刹死了车子的惯性一样向前，但此时前轮对地面的压力会增大，相对减少后轮的下压力，所以翻车的机会较少，当然若是向前的惯性实在太大，车子一样会以前轮为支点旋转而使后轮会上跷.

综合以上可知：自行车最好不要单独刹前轮，若只有一个刹车系统应装在后轮，当然两轮一起刹车最理想.不论用那一轮刹车，前轮的下压力一定会增大，后轮的一定减少，所以前轮的刹车摩擦力比后轮的大.所以在机车或汽车上，效果较佳(当然也较贵)的碟式刹车装在前轮，后轮再装鼓式刹车，此即常在汽车广告中听到的”前碟后鼓”，但注意使用的前提是前后刹车一定同时作用，以免翻车.

(二)自行车中的物理知识

两种常见的自行车，在其中涉及到很多衫猜物理知识，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

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，增大接触面粗糙芹扒程度.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，转或首型动方便.

(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

(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=100×cm2，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为6.5×104Pa.

(2)在车轴拧螺母处要加一个垫圈，来增大受力面积，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，来增大受力面积，以减小它对身体的压强.

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3所示.

(2)自行车的脚踏板与中轴也相当于一个轮轴，实质为一个省力杠杆.

(3)自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴.

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.

(3)如图4所示，自行车的车梯上挂有一个弹簧，在它弹起时，弹簧的弹性势能转化为动能，车梯自动弹起.

7.声学方面

(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.

8.齿轮传动方面

(1)线速度和角速度的关系，如图5所示，设齿轮边缘的线速度为v ，齿轮的半径为R，齿轮转动的角速度为ω，则有v =ωR.

二、热学知识

在夏天自行车轮胎内的气体不能充得太足，是为了防止自行车爆胎，因为对于质量、体积一定的气体，当温度越高，压强越大，当压强达到一定程度时，若超过了轮胎的承受能力，就会发生爆胎的情况.

三、光学知识

在日常生活中，自行车的后面都装有一个反光镜，它的设计很巧妙，组成如图6所示，它是由三个相互垂直的平面镜组成一个立体直角，用其内表面作为反射面，这叫角反射器.当有光线从任意角度射向尾灯时，它都能把光“反向射回”，当光线射向反光镜时，会使后面的人很容易看到.在夜间，当汽车灯光照到它前方的自行车尾灯上，无论入射方向如何，反射光都能反射到汽车上，其光强远大于一般的漫反射光，就如发光的红灯，足以让汽车的司机观察到.

四、电学方面

② 自行车的物理知识

自行车
与
物理
自行车上的力学知识
(一)运动和力的应用
自行车的外胎,车把手塑料套,踏板套,闸把套等处均有凹凸不平的花纹以增大摩擦.刹车时,手用力握紧车闸把,增大刹车皮对车轮钢圈的压力,以达到制止车轮滚动的目的.刹车时,车轮不再滚动,而在地面上滑动,变滚动为滑动后,摩擦大大增加,所以车能够迅速制动.
车的前轴,中轴及后轴均采用滚动轴承以减小摩擦,在这些部件上,人们常常加润滑油进一步减小摩擦.
1.增大和减小摩擦
自行车上的力学知识
车的座垫下安有粗的螺旋状的弹簧,利用它的缓冲作用以减小震动.
2.弹簧的减震作用
自行车上的力学知识
(二)压强知识的应用
自行车的车胎上刻有载重量,明确告诉人们:不能超载,如车载过量,车胎受力面积不变,则车胎受到太大的压强将被压破.
1.自行车负重
2.车座上的物理
座垫呈马鞍型,它能够增大座垫与人体的接触面积以减小臀部所受压强,使人骑车时感到较舒适.
自行车上的力学知识
(三)简单机械知识的应用
自行车制动系统中的车闸把与连杆是一个省力杠杆,可增大刹车皮的拉力.另外,链轮牙盘与脚蹬,后轮与飞轮,车龙头与转轴等都是轮轴,利用它们可以省力.
自行车上的力学知识
(四)功和能的知识运用
1,人们在骑自行车上较陡的坡时,往往走"S"形路线,这是根据功的原理.如图,坡长相当于斜面长,坡高相当于斜面高,根据功的原理:W1=W2,即FL=Gh,亦可写作:,可看出,斜面长L是斜面高h的几倍,所用的力F就是重力G的几分之一,所以,在高度h不变的情况下,斜面越长越省力,走"S"形路线是为了增大斜面长,从而能顺利上坡.
自行车上的力学知识
(四)功和能的知识运用
2,动能和势能的相互转化
骑自行车上坡前,人们往往要加紧蹬几下,使车的速度(动能)增大,"动能冲坡",以较大的动能转化为较大势能,能够较容易到达坡顶.而骑车下坡时,不用脚蹬,车速也越来越快,这是势能转化为动能,动能不断增大,所以车速也不断增大
自行车上的力学知识
(五)刹车和惯性
自行车高速行驶特别是下坡时,不能单独用前闸刹车,否则会出现翻车事故,其原因是:前闸刹车,前轮被迫静止,而作为驱动轮的后轮车架和骑车人由于惯性还要保持原有的高速运动的趋势,这时就会以前轮与地面接触处为支点,向前翻转,造成翻车事故.
自行车上的力学知识
(六)测量中的应用
在测量道路的长度时,可运用自行车.如24型车轮直径为0.62米,26型车轮直径为0.66米,车轮转过一圈长度为直径乘以圆周率π,得1.95米或2.07米,然后,让车沿跑道滚动,记下滚过的圈数n,则跑道长n×1.95米或n×2.07米.
自行车上的力学知识
(七)热膨胀知识的运用
在炎热的夏天,车胎内的气不能充得太足,更不能放在烈日下曝晒,因为车胎内的空气受热急剧膨胀,压强猛增会将车胎胀破.
自行车上的力学知识
(八)机械能与内能的转化
用打气筒给车胎打气,过一会儿,筒壁会热起来,这是因为压缩筒内气体和克服活塞与筒壁的摩擦做功,使筒壁内能增加,温度升高,所以筒壁会发热.

③ 自行车中的物理知识有哪些

自行车中的物理知识有：

1、自行车车铃的把手经过手的拨动，带动了齿轮，齿轮使带有弹簧锤的轴旋转起来，弹簧锤敲打铃盖，车铃就叮铃响。拨动自行车的车铃能发声，是因为振动的物体能发声，用手按住铃盖，铃声振动停止。

2、自行车的尾灯的反射面由很多红色的立方体直角组，可以把照在尾灯上的光向各个方向反射，使车后各个方向上的人均能看到红色的光，以防止交通事故的发生。

3、车的前轴、中轴、后轴上装有滚动轴承及润滑油，车轮是圆形的，是为了减少摩擦。

4、车外胎、把手塑料套和脚踏板上都刻有花纹，车的把手上有凹槽，是为了增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。

5、若车铃不响，是因为轴与齿轮之间的咬合部分太涩了，加几滴油润滑，减小摩擦。

6、车把的塑料套紧套在车把套上，是为了增大与车把套的压力来增大摩擦。

7、刹车时，应用力捏车闸，是为了增大压力来增大摩擦。

8、旋紧自行车各种紧固螺丝，是为了增大压力来增大摩擦。