自行车上的物理知识

　　你知道自行车上有哪些物理知识吗？下面我们来看一看。

　　1、自行车上的摩擦知识。

　　①自行车外胎为什么要有凸凹不平的花纹

　　摩擦力的大小跟两个因素有关：压力的大小、接触面的粗糙程度。压力越大，摩擦力越大；接触面越粗糙，摩擦力越大。自行车外胎有凸凹不平的花纹，这是通过增大自行车与地面间的粗糙程度，来增大摩擦力的，其目的是为了防止自行车打滑。

　　②自行车为什么能前进？

　　当我们骑在自行车上时，由于人和自行车对地面有压力，轮胎和地面之间不光滑，因此自行车与路面之间有摩擦，不过，要问自行车为何能前进？这还是依靠后轮与地面之间的摩擦而产生的，这个摩擦力的方向是向前的。那前轮的摩擦力是干什么的？阻碍车的运动！其方向与自行车前进方向相反。正是这两个力大小相等，方向相反，所以自行车作匀速运动。不过，当人们在地上推自行车前进时，前轮和后轮的摩擦力方向都向后。那谁和这两个力平衡呢？脚对地面的摩擦力向前！

　　③刹车以后，自行车为何能停止？

　　刹车时，刹皮与车圈间的摩擦力，会阻碍后轮的转动。手的压力越大，刹皮对车圈的压力就越大，产生的摩擦力也就越大，后轮就转动的越慢。如果完全刹死，这时后轮与地面之间的摩擦就变为滑动摩擦力（原来为滚动摩擦，方向向前），方向向后，阻碍了自行车的运动，因此就停下来了。

　　④自行车哪些地方安有钢珠？为什么安钢珠？

　　在自行车的前轴、中轴、后轴、车把转动处，脚蹬转动处等地方，都安有钢珠。

　　人们骑自行车总是希望轻松、灵活、省力。而用滚动代替滑动就可以大大减小摩擦力，因此要在自行车转动的地方安装钢珠，我们可以经常加润滑油，使接触面彼此离开，这样就可以使摩擦力变得更小。

　　2、自行车上的杠杆、轮轴知识。

　　①自行车上的杠杆

　　A、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。

　　B、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较大的压力压到车轮的钢圈上。

　　②自行车上的轮轴

　　A、中轴上的脚蹬和花盘齿轮：组成省力轮轴（脚蹬半径大于花盘齿轮半径）。

　　B、自行车手把与前叉轴：组成省力轮轴（手把转动的半径大于前叉轴的半径）。

　　C、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）。

　　3、自行车上的气压知识。

　　自行车内胎充气：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使胎内的压强增大，可以起到缓冲的作用，同时可以减小自行车前进的阻力。

　　气门芯的作用：充气内胎上的气门芯，起着单向阀门的作用，只让气体进入，不让气体外漏，方便进气，保证充气内胎的密封。

　　4、自行车上光学知识。

　　自行车上的红色尾灯，不能自行发光，但是到了晚上却可以提醒司机注意，因为自行车的尾灯是由很多蜂窝状的“小室”构成的，而每一个“小室”是由三个约成90度的反射面组成的。这样在晚上时，当后面汽车的灯光射到自行车尾灯上，就会产生反射光，由于红色醒目，就可以引起司机的注意。

　　自行车在我国是很普及的代步和运载工具。在它的“身上”运用了许多力学知识

　　1.测量中的应用

　　在测量跑道的长度时，可运用自行车。如普通车轮的直径为0.71米或0.66米。那么转过一圈长度为直径乘圆周率π，即约2.23米或2.07米，然后，让车沿着跑道滚动，记下滚过的圈数n，则跑道长为n×2.23米或n×2.07米。

　　2.力和运动的应用

　　（1）减小与增大摩擦。

　　车的前轴、中轴及后轴均采用滚动以减小摩擦。为更进一步减小摩擦，人们常在这些部位加润滑剂。

　　多处刻有凹凸不平的花纹以增大摩擦。如车的外胎，车把手塑料套，蹬板套、闸把套等。变滚动摩擦为滑动摩擦以增大摩擦。如在刹车时，车轮不再滚动，而在地面上滑动，摩擦大大增加了，故车可迅速停驶。而在刹车的同时，手用力握紧车闸把，增大刹车皮对钢圈的压力以达到制止车轮滚动的目的。

　　（2）弹簧的减震作用。

　　车的座垫下安有许多根弹簧，利用它的缓冲作用以减小震动。

　　3.压强知识的应用

　　（1）自行车车胎上刻有载重量。如车载过重，则车胎受到压强太大而被压破。

　　（2）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，使人骑车不易感到疲劳。

　　4.简单机械知识的应用

　　自行车制动系统中的车闸把与连杆是一个省力杠杆，可增大对刹车皮的拉力。自行车为了省力或省距离，还使用了轮轴：脚蹬板与链轮牙盘；后轮与飞轮及龙头与转轴等。

　　5.功、机械能的知识运用

　　（1）根据功的原理：省力必定费距离。因此人们在上坡时，常骑“S形”路线就是这个道理。

　　（2）动能和重力势能的相互转化。

　　如骑车上坡前，人们往往要加紧蹬几下，就容易上去些，这里是动能转化为势能。而骑车下坡，不用蹬，车速也越来越快，此为势能转化为动能。

　　6.惯性定律的运用

　　快速行驶的自行车，如果突然把前轮刹住，后轮为什么会跳起来。这是因为前轮受到阻力而突然停止运动，但车上的人和后轮没有受到阻力，根据惯性定律，人和后轮要保持继续向前的运动状态，所以后轮会跳起来。

　　切记下坡或高速行驶时，不能单独用自行车的前闸刹车，否则会出现翻车事故！

谈谈汽车超载问题：
所谓汽车超限超载运输是指在公路上行驶的各种机动车辆装载货物量超过路政管理部门规定的行为．和人一样，公路也是有寿命的，货车超限运输对公路的危害最大，由于超限，设计在20年寿命的公路，通常不到4年就要重新翻修．《公路法》及《超限运输车辆行驶公路管理规定》都严禁车辆超载，但由于运输专业户受利益驱动，车辆超限屡禁不止．超限超载运输被称为头号“公路杀手”和“事故元凶”，不仅对公路造成损害，引发道路交通事故，同时还损害政府在人民群众中的形象，因此整治超载刻不容缓．
公路超限超载运输的危害极大．
（一）严重破坏公路设施，增加公路维护费用，缩短公路使用寿命．
（二）对公路桥梁的安全构成严重威胁．超载车辆大多采取加装钢板弹簧等办法，使车货总量及轴载量大大超过了公路桥梁的设计荷载标准，从而导致了大部分桥梁涵洞出现拱圈开裂、桥墩变形等病状，引起桥梁结构灾难性的破坏．
（三）造成国家规费大量流失，影响了公路建设资金的筹措．
（四）容易引发道路交通事故．
（五）造成汽车行业的畸形发展．
（1）上文中提到：公路超限超载运输的危害极大．严重破坏公路设施，增加公路维护费用，缩短公路使用寿命．请你从物理角度谈谈产生这种危害的原因是什么？
（2）问题探讨：请阅读下面的文章：
物体的惯性
一辆空车和一辆装满货物的车，在相同的牵引力的作用下由静止开始运动，空车的质量小，在较短的时间内可以达到某一速度，运动状态容易改变．装满货物的车，质量大，要在较长的时间内才能达到相同的速度，运动状态难改变．质量小的物体，运动状态容易改变，我们说它的惯性小．质量大的物体，运动状态难改变，我们说它的惯性大．
惯性的大小在实际中是经常要加以考虑的．当我们要求物体的运动状态容易改变时，应该尽可能减小物体的质量来减小物体的惯性．相反，当我们要求物体的运动状态不易改变时，应该尽可能增大物体的质量来增大物体的惯性．
通过上述阅读，请你回答以下问题：
A、阅读上述文章可以得到的结论是：物体的惯性与物体的______有关．
B、请你解释一下：为什么歼击机在战斗前要抛掉副油箱？
答：歼击机在战斗前要抛掉副油箱，是为了减小飞机的______来减小飞机的______，使自身的______容易改变，以提高歼击机的灵活性．
C、请你举出：要使物体运动状态不易改变时，应该尽可能增大物体质量的一个例子．
D、请你注意：在本文第一自然段的叙述中较好的体现了“控制变量”这种研究方法，这一自然段所控制是：两车受到的______相同和两车的______改变相同．
（3）通过对上面阅读材料的学习，请你谈谈超限超载运输容易引发道路交通事故的物理原因是什么？
（4）汽车是我们离不开的交通工具，请你举例说明可否利用汽车的惯性为人类服务．
（5）为了治理超载超限运输，在日常生活中你有好的具体方法可以防止超载超限的汽车上路吗？说出你的方法．
（6）为了减小公路超限超载运输的危害，我们在日常生活中应该这样做（请写出1条）：