自行車中的物理知識 自行車是我們?nèi)粘Ｉ钪幸环N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(jié)構(gòu)簡單，方便實用，在其中涉及到很多物理知識，包括杠桿、輪軸、摩擦、壓強、能量的轉(zhuǎn)化等力學、熱學及光學知識，下面我們具體來分析一下。一、力學知識：1、摩擦方面：（1）車輪是園的，用滾動代替滑動減小摩擦。(2)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，增大接觸面粗糙程度，增大摩擦力。(3)車軸處經(jīng)常上一些潤滑油，以減小接觸面粗糙程度，來減小摩擦力。(4)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(zhuǎn)動方便。(5)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，(6)緊蹬自行車前進時，后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后，是自行車前進的阻力； （7）自行車靠慣性前進時，前后輪受到的摩擦力方向均向后，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=210cm5cm=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為6.5104Pa。(2)在螺母處要加一個墊圈，來增大受力面積，以減小壓強。(3)自行車腳踏板扁而平，來增大受力面積，以減小它對腳的壓強， (4)自行車的內(nèi)胎要充夠足量的氣體，在氣體的體積、溫度一定時，氣體的質(zhì)量越大，壓強越大。(5)自行車的車座做得扁而平甚至用有海綿，來增大受力面積，以減小它對人的身體產(chǎn)生的壓強。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， （2)自行車的腳踏板與中軸也相當于一個輪軸。 (3)自行車的飛輪也相當于一個輪軸。4、杠桿方面：自行車的剎車把相當于一個省力杠桿。5、慣性方面：(1)當人騎自行車前進時，停止蹬自行車后，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后剎車，然后再捏緊前剎車，或者前后一起捏緊，這樣做是為了防止人由于慣性而向前飛出去。6、能量轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化為重力勢能，能上得更高一些。(3)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(zhuǎn)化為動能，車梯自動彈起。7、聲學方面：自行車的金屬車鈐發(fā)聲是由于鈴蓋在不停的振動；空氣可以傳聲；聲音可以傳遞信息。汽笛發(fā)聲是由于汽笛內(nèi)的氣體不斷的振動而引起的；空氣可以傳聲；聲音可以傳遞信息。8、齒輪傳動方面：設(shè)齒輪邊緣的線速度為v ，齒輪的半徑為R，齒輪轉(zhuǎn)動的角速度為，則有v = R。二、熱學知識：（1）自行車車輪胎、車把套、腳踏板一般都是橡膠制成的，橡膠是熱的不良導體，夏天人不會感到太燙，冬天人不會感到太涼。（2）夏天自行車輪胎內(nèi)的氣體不能充得太足，是為了防止自行車爆胎。因為質(zhì)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(fā)生爆胎的情況。三、光學知識：自行車的后面都裝有一個反光鏡，它的設(shè)計很巧妙，組它是由三個相互垂直的平面鏡組成一個立體直角，用其內(nèi)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，會使后面的人很容易看到。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，其光強遠大于一般的漫反射光，就如發(fā)光的紅燈，足以讓汽車的司機觀察到。四、電學方面：（1）自行車輪胎、車把套、腳踏板是橡膠制成的，橡膠是絕緣體。（2）有些自行車上裝有小型的發(fā)電裝置，它利用摩擦轉(zhuǎn)動，就像我們在實驗室中看到的手搖發(fā)電機一樣，發(fā)出的電能供給車燈工作，起到一定的照明作用。五、其他方面：（1）橫梁和座包的大杠構(gòu)成三角架，運用三角形的穩(wěn)定性。（2）后貨架呈三角形，運用三角形的穩(wěn)定性。（3）兩個車輪和支架構(gòu)成一個三角形，運用三角形的穩(wěn)定性。（4）自行車的車座的下面安裝有彈簧，行駛過程路面凸凹不平時，起緩沖振動的作用。（5）鋼圈和車把上鍍上一層錳鋼，防止生銹。（6）結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、安全清潔、節(jié)能減排、無污染。六、知識擴展：電動車中的物理知識制動系統(tǒng)：滑動摩擦。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：力學杠桿。各種開關(guān)：金屬彈性形變。 液晶顯示：液晶電勵變態(tài)。馬達：電能轉(zhuǎn)化動能。 變速箱：齒輪傳動。液壓系統(tǒng)：液壓傳動。 座椅：彈簧形變。玻璃：光線傳播。 燈光：光線聚焦。外型：流體動力學。 電動車的效率：（1） W有= F S（2） W總=I U t=P t（3） 100