自行車中的物理知識(shí) 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(dòng)自行車等。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便實(shí)用，在其中涉及到很多物理知識(shí)，包括杠桿、輪軸、摩擦、壓強(qiáng)、能量的轉(zhuǎn)化等力學(xué)、熱學(xué)及光學(xué)知識(shí)，下面我們具體來分析一下。一、力學(xué)知識(shí)：1、摩擦方面：（1）車輪是園的，用滾動(dòng)代替滑動(dòng)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(rùn)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(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，來減小摩擦，轉(zhuǎn)動(dòng)方便。(5)剎車時(shí)，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(jìn)時(shí)，后輪受到的摩擦力方向向前，是自行車前進(jìn)的動(dòng)力，前輪受到的摩擦力方向向后，是自行車前進(jìn)的阻力； （7）自行車靠慣性前進(jìn)時(shí)，前后輪受到的摩擦力方向均向后，這兩個(gè)力均是自行車前進(jìn)的阻力。 2、壓強(qiáng)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(dāng)一普通的成年人騎自行車前進(jìn)時(shí)，自行車對(duì)地面的壓力大約為F=(500N+150N)=650N，可以計(jì)算出自行車對(duì)地面的壓強(qiáng)為6.5104Pa。(2)在螺母處要加一個(gè)墊圈，來增大受力面積，以減小壓強(qiáng)。(3)自行車腳踏板扁而平，來增大受力面積，以減小它對(duì)腳的壓強(qiáng)， (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(shí)，氣體的質(zhì)量越大，壓強(qiáng)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(duì)人的身體產(chǎn)生的壓強(qiáng)。3、輪軸方面：(1)自行車的車把相當(dāng)于一個(gè)輪軸，車把相當(dāng)于輪，前軸為軸， （2)自行車的腳踏板與中軸也相當(dāng)于一個(gè)輪軸。 (3)自行車的飛輪也相當(dāng)于一個(gè)輪軸。4、杠桿方面：自行車的剎車把相當(dāng)于一個(gè)省力杠桿。5、慣性方面：(1)當(dāng)人騎自行車前進(jìn)時(shí)，停止蹬自行車后，自行車仍然向前走，是由于它有慣性。(2)當(dāng)人騎自行車前進(jìn)時(shí)，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(dāng)人騎自行車下坡時(shí)，速度越來越快，是由于下坡時(shí)人和自行車的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為人和自行車的動(dòng)能。(2)當(dāng)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(dòng)能，這樣上坡時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，能上得更高一些。(3)自行車的車梯上掛有一個(gè)彈簧，在它彈起時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，車梯自動(dòng)彈起。7、聲學(xué)方面：自行車的金屬車鈐發(fā)聲是由于鈴蓋在不停的振動(dòng)；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(dòng)而引起的；空氣可以傳聲；聲音可以傳遞信息。8、齒輪傳動(dòng)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(dòng)的角速度為，則有v = R。二、熱學(xué)知識(shí)：（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(dǎo)體，夏天人不會(huì)感到太燙，冬天人不會(huì)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?yàn)橘|(zhì)量、體積一定的氣體，當(dāng)溫度越高，壓強(qiáng)越大，當(dāng)壓強(qiáng)達(dá)到一定程度時(shí)，若超過了輪胎的承受能力，就會(huì)發(fā)生爆胎的情況。三、光學(xué)知識(shí)：自行車的后面都裝有一個(gè)反光鏡，它的設(shè)計(jì)很巧妙，組它是由三個(gè)相互垂直的平面鏡組成一個(gè)立體直角，用其內(nèi)表面作為反射面，這叫角反射器。當(dāng)有光線從任意角度射向尾燈時(shí)，它都能把光“反向射回”，當(dāng)光線射向反光鏡時(shí)，會(huì)使后面的人很容易看到。在夜間，當(dāng)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(qiáng)遠(yuǎn)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(jī)觀察到。四、電學(xué)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(dòng)，就像我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中看到的手搖發(fā)電機(jī)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(yùn)用三角形的穩(wěn)定性。（2）后貨架呈三角形，運(yùn)用三角形的穩(wěn)定性。（3）兩個(gè)車輪和支架構(gòu)成一個(gè)三角形，運(yùn)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(shí)，起緩沖振動(dòng)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(jiǎn)單、使用方便、安全清潔、節(jié)能減排、無污染。六、知識(shí)擴(kuò)展：電動(dòng)車中的物理知識(shí)制動(dòng)系統(tǒng)：滑動(dòng)摩擦。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：力學(xué)杠桿。各種開關(guān)：金屬?gòu)椥孕巫儭?液晶顯示：液晶電勵(lì)變態(tài)。馬達(dá)：電能轉(zhuǎn)化動(dòng)能。 變速箱：齒輪傳動(dòng)。液壓系統(tǒng)：液壓傳動(dòng)。 座椅：彈簧形變。玻璃：光線傳播。 燈光：光線聚焦。外型：流體動(dòng)力學(xué)。 電動(dòng)車的效率：（1） W有= F S（2） W總=I U t=P t（3） 100