自行车的力学问题(10)

Biblioteka Baidu 回转运动
以向后水平的外力拉脚蹬,车轮向后滚动,脚蹬却 向前移.
r
R
瞬心
T
功和能问题
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。
自行车上的力学
日常生活中的有趣问题
自行车中的摩擦力问题 自行车中的力矩杠杆问题 自行车中的回转运动 自行车中的功和能问题
摩擦力问题
在自行车上有的地方需要增大摩擦力,有的地方 需要减小摩擦力.而且不同地方的摩擦力方向也 各不相同. 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. 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.
摩擦力问题
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。
力矩杠杆问题
相 四 轴相 三 当 。当 于自 于 自 一行 一 行 个车 个 车 省的 省 的 力刹 力 飞 杠车 的 轮 杆把 轮 也 。 ) ) ( (
自行车是常见的交通工具,这其中也存在着 很多的力学知识,如转轴的力矩问题,车刹 的合理性,框架的结实程度.在此就不一一 赘述了.
谢谢观看!
力轮 与 二 杠轴 中 杆， 轴 自 。实 也 行 质相 车 为当 的 一于 脚 个一 踏 省个 板
)
(
是相 当 一 一当 于 个于 一 自 省轮 个 行 力， 轮 车 杠前 轴 的 杆轴 ， 车 为车 把 轴把 相 ，
( )
.
回转运动
骑自行车的人都有这样的体会,自行车行驶 时是靠车把的微小转动来调节平衡的.譬如 车子 有右倒的趋势,骑车人只需将车把向 右方略微转动下,即可把车子恢复平衡. 这是由于转动的车轮产生的进动效果,即使 在重力矩的作用下,车子也不会倒下,而是 向右前进.
回转运动
例 用手扶着静止的自行车不让倒下,把它左边的脚蹬放 在朝下的位置,如本题图所示.,这时用水平力向后推此脚 蹬,车子向前还是向后运动?脚蹬朝哪个方向转?解释你的 判断依据. 解: 设自行车齿轮传动的比例为N,即后轮 的角位移Θ是脚蹬位移Θ’的N倍.但中轴与后轴的平移是 相等的,这相当于有一与脚蹬 共轴的N倍大轮在虚拟的地面上滚.接触点为脚蹬的瞬心. 分析外力作用下的滚动方向,这等效线轴的小半径r(脚蹬 腿的长度),大半径为nr(R为后轮半径). 水平力T相对于瞬心产生顺时针力矩（如图）．