自行车原理

Question

说具体点
简单点

Answer 1

自行车的原理是通过人的脚对脚蹬施加力，从而通过曲柄带动链轮的转动，链轮又通过链条带动飞轮的转动，飞轮进而后轮转动。由于后轮与地面的摩擦力，使得后轮与地面不会相对滑动，而后轮在地面上滚动，整个车子就运动起来了。
通过对自行车的仔细的受力与动力学分析，可以发现，对于自行车来说，匀速运动是不存在的。就拿前轮来分析，由于轮子的对称性，前轮的质心在它的中心，而在运动中，自行车前轮必然会受到地面的阻力，这个力不过前轮的中心，也就是不过前轮的质心，而车架通过前轴对前轮的力必然会过质心，这样一来，前论受到的合外力矩必然不会为0，前轮不会匀速的转动。骑自行车的时候，脚也不是一直都在用力蹬脚蹬，当脚用力蹬脚蹬时，车子就会加速，当不太用力时，车子又会减速，实际的骑自行车的过程就是交替地加速减速。
自行车中的各个轮子尺寸不是随意的，除了从美观的角度考虑，还要受到物理规律的制约。现在从物理学的角度对自行车中的各个轮子尺寸作出分析。
假设脚蹬到中轴的距离为R1，链轮的半径为R2，飞轮的半径R3，后轮的半径为R4。脚蹬，曲柄，链轮的整体转动惯量为I1，飞轮，后轮的整体转动惯量I2。定义自行车速率与脚蹬速率的比值为速率效率。假设脚蹬的速率为V0
由脚蹬与链轮的角速度必须相等，飞轮与后轮的角速度必须相等，链轮与飞轮的苏联相等可以推出车子的速度V=V0*R2R4/R1R3 [1]
再假设地面给后轮的摩擦力为f，链条给后轮的作用力为f‘，人蹬脚蹬的力F。后轮的角加速度为B，前轮的角加速度为B‘
B*R3=B‘*R2
对脚蹬，曲柄，链轮的整体，
FR1- f‘R2=I1B’
对飞轮，后轮的整体，
f‘R3- f R4=I2B
解得；F= f*R2R4/R1R3+I1BR3/R1R2+I2BR2/R1R3
我们可以把它分成几个部分来考虑，克服地面摩擦的力f*R2R4/R1R3，克服脚蹬，曲柄，链轮的转动惯量的力I1BR3/R1R2，克服飞轮，后轮的转动惯量的力I2BR2/R1R3。
现利用控制变量的思路对自行车中的各个轮子尺寸进行讨论。
当其他量一定时，R1越大，克服地面摩擦的力和克服飞轮，后轮的转动惯量的力越小，但是速率效率就越小[即脚蹬的速率一定时，自行车的速率越小]，而且R1越大时，I1就会越大，克服脚蹬，曲柄，链轮的转动惯量的力不一定会变小。
当其他量一定时，R2越大，速率效率就越大，克服脚蹬，曲柄，链轮的转动惯量的力越小，但是克服地面摩擦的力和克服飞轮，后轮的转动惯量的力就会越大。
当其他量一定时，R3越大，克服地面摩擦的力和克服飞轮，后轮的转动惯量的力就会越小，但是速率效率就越小，克服脚蹬，曲柄，链轮的转动惯量的力越大。
当其他量一定时，R4越大，速率效率就越大，但是克服地面摩擦的力越大。
综上所述，自行车中的各个轮子尺寸除了从美观的角度考虑，还要受到物理规律的制约

Answer 2

　自行车基本上是两点着地，骑动时可以不倒下是因为两轮滚动时产生水平方向的角动量；当车子几乎静止时角动量消失了，质心要通过底座(人和车体在地面的投影)的机会非常少，不可避免就要倒下，此时若转动手把就会产生垂直方向的角动量，使车子保持平衡，这点和飞盘转动时可以保持平稳飞行有异曲同工之妙，但因为转动不是很完整，方向又一再改变，所以一般不能撑很久．
变速原理
　　设前齿轮半径a、后齿轮半径b，a/b的比值愈大，可以愈省力，但省力一定较费时，所以车骑得不快，一般在起动时会把a/b调小一点，比较容易克服最大静摩擦力，之后再把比值变大．一辆十段变速的自行车有两个不同半径的前轮，后面有五个，以共有十种组合．

Answer 3

1、自行车在上陡坡时,往往走"S"形路线，应用功的原理。
2、自行车制动系统中的车闸把与连杆是一个省力杠杆，应用杠杆原理。
3、座垫呈马鞍型，它能够增大座垫与人体的接触面积以减小臀部所受压强。
自行车的车胎上刻有载重量，明确告诉人们：不能超载。
应用压强原理。
4、车的前轴,中轴及后轴均采用滚动轴承以减小摩擦，
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，增大摩擦。
应有摩擦原理。
5、自行车高速行驶特别是下坡时,不能单独用前闸刹车。应用惯性原理。
6、车的座垫下安有粗的螺旋状的弹簧,利用它的缓冲作用以减小震动。应用动量原理。

Answer 4

杠杆原理

Answer 5

用脚蹬它就走