自行车中有哪些物理原理啊？

Answer 1

一. 摩擦力的应用

——自行车为什么能前进？

自行车也和其它车辆一样，是靠车轮与地面的摩擦力前进的。自行车由于自身有质量、有自重，车轮和地面都不光滑，压在路面上就会产生静摩擦力。当人骑上自行车，用力使自行车开始运动，后轮与地面产生静摩擦力，其方向与自行车前进方向相同，所以推动自行车向前运动。

二. 压力越大，摩擦力越大

——自行车为什么能停止？

制动装置（刹车）在自行车中有着十分重要的作用。刹车不灵而导致的交通事故屡见不鲜，自行车是采用什么方法来制动的呢？

自行车的刹车是利用摩擦力使自行车减速和停止前进。当我们使用刹车时，刹皮与车轮间的摩擦力，使车轮停止运动或速度减小，车轮与地面见的摩擦力由滚动摩擦变成滑动摩擦，强大的滑动摩擦力方向与自行车前进方向相反，使自行车迅速减速（或迅速停止运动）。

三. 增大粗糙程度，增大摩擦力

——自行车外胎上为什么有凸凹不平的花纹？

自行车外胎上有凸凹不平的花纹，可以增大自行车与地面间的粗糙程度，来增大摩擦力，防止自行车打滑。

急刹车时，滑动摩擦力对车辆外胎磨损十分大，若使轮子总处于滚动，而不滑动时，则可避免对车轮磨损。因此可设想在自行车上另设置一刹车备用（可金属、橡胶……），平时运动时，刹盘提起脱离地面，刹车时，将刹盘按下与地面接触，使刹盘在地面滑动，产生滑动摩擦力，使车辆迅速减速直至停止，避免自行车外胎磨损。

四.滚动摩擦力比滑动摩擦力小

——自行车哪些地方安钢珠？为什么安钢珠？

自行车应当骑起来越轻松、越灵活才越好、越省力，所以在自行车转动的地方，中轴、后轴、车把转动处，脚蹬转动处、飞轮等地方，都安有钢珠。转动地方安装钢珠是为了减小摩擦力，保护零件，节省动力，因为滚动摩擦比滑动摩擦小得多，用滚动来代替滑动可以大大减小摩擦，并经常加润滑油，使接触面彼此离开，摩擦变得更小、更省力。

杠杆

控制前轮转向的杠杆：自行车的车把，是省力杠杆，人们用很小的力就能转动自行车前轮，来控制自行车的运动方向和自行车的平衡。

控制刹车闸的杠杆：车把上的闸把是省力杠杆，人们用很小的力就能使车闸以比较大的压力压到车轮的钢圈上。

轮轴

一．自行车上的轮轴

中轴上的脚蹬和大齿轮：组成省力轮轴，由脚蹬半径大于大齿轮半径。

自行车车把与前叉轴：组成省力轮轴，手握把外的半径大于前叉轴的半径。

后轴上的齿轮和后轮：组成费力轮轴，齿轮半径小于后轮半径。

二．自行车行驶速度与车轮直径的关系

常见的自行车轮的直径有559mm（22英寸）、610mm（24英寸）、660mm（26英寸）、711mm（28英寸）的。骑28寸的比24寸的车费力一些，但速度快，因为28寸车轮的半径大，轮子每转一圈走的距离长一些，故速度快；半径大使轮轴的轴半径大，故费力。

三．自行车变速的道理

自行车能够前进运动，是靠人用车踩动脚蹬来提供动力，驱动后轮转动产生摩擦力而形成。而后轮的转动是通过链条把中轴、后轴上的链轮飞齿轮相连带动，两轮每个齿与各链条间的孔对应，大齿轮转过一个齿，齿轮也一定转过一个齿，绝不可能打滑。

四．变速车

新型变速自行车中，中轴链轮上有几个直径不同、齿数不同的齿盘，后轴飞轮有几个直径、齿数不同的齿盘，选择不同齿数的齿轮，通过链条相连带动，后轮转动的快慢就改变了，称为变速车。

气体体积减小，压强增大

早期的各种轮子都是木轮、铁轮，颠簸不已。现代自行车使用充气内胎主要是利用质量一定的气体体积减小，压强增大的原理。当路面不平给车胎带来冲击的时候，充气内胎的压缩和恢复有很好的缓冲作用，减小了颠簸，既保护了自行车，也减小前进的阻力，也使人感到舒适。

光的反射

有的自行车上有尾灯，还有一块黄色塑料片，不仅为装饰，主要是为反光而用。白天，红色等色最醒目，很远的地方都能看见，提醒司机注意；晚上人们骑车时，后面或侧面驶来汽车，车灯光射到自行车尾灯上，反射回去，提醒司机注意。

Answer 2

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，以减小压强。
(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)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
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
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
在有些自行车上装有小型的发电装置，它利用摩擦转动，就像我们在实验室中看到的手摇发电机一样，发出的电能供给车灯工作，起到一定的照明作用。

Answer 3

杠杆、能量的转化、摩擦力……