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1、1 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)構簡單,方便實用,圖1 和圖 2 是兩種常見的自行車,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,增大接觸面粗糙程度增大摩擦力(2)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(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(zhuǎn)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
2、壓力,從而增大摩擦力,(5)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;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)在車軸擰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(nèi)
3、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,來增大受力面積,以減小它對身體的壓強3輪軸方面2 (1)自行車的車把相當于一個輪軸,車把相當于輪, 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于一個輪軸,實質(zhì)為一個省力杠桿(3)自行車的飛輪也相當于一個省力的輪軸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
4、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)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(zhuǎn)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(fā)聲是由于鈴蓋在不停的振動,而汽笛發(fā)聲是由于汽笛內(nèi)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(zhuǎn)動的角速度為,則有v = r二、熱學知識在夏天自行車
5、輪胎內(nèi)的氣體不能充得太足,是為了防止自行車爆胎,因為對于質(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、光學知識在日常生活中,自行車的后面都裝有一個反光鏡,它的設計很巧妙,組成如圖6 所示,它3 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、電學方面在有些自行車上裝有小型的發(fā)電裝置,
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