物理論文（1500字）：自行車的構(gòu)造原理及相關(guān)物理知識(shí)

【專家解說】：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)，下面具體來分析一下。 一、力學(xué)知識(shí) 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(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，來減小摩擦，轉(zhuǎn)動(dòng)方便。 (4)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， (5)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； 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=2×10Cm×5cm=100×cm2，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。5×104Pa。 (2)在車軸擰螺母處要加一個(gè)墊圈，來增大受力面積，以減小壓強(qiáng)。 (3)自行車的腳踏板做得扁而平，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，來增大受力面積，以減小它對(duì)身體的壓強(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，是一個(gè)省力杠桿，如圖3所示。 (2)自行車的腳踏板與中軸也相當(dāng)于一個(gè)輪軸，實(shí)質(zhì)為一個(gè)省力杠桿。 (3)自行車的飛輪也相當(dāng)于一個(gè)省力的輪軸。 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)，而汽笛發(fā)聲是由于汽笛內(nèi)的氣體不斷的振動(dòng)而引起的。 8、齒輪傳動(dòng)方面 線速度和角速度的關(guān)系，如圖5所示，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ω，則有v = ωR。 二、熱學(xué)知識(shí) 在夏天自行車輪胎內(nèi)的氣體不能充得太足，是為了防止自行車爆胎，因?yàn)閷?duì)于質(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) 在日常生活中，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 在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。