当前位置 - 股票行情交易網 - 文娛動態 - 自行車的科學常識

自行車的科學常識

1.自行車中包含了哪些科學知識

很多。

自行車的主要平衡原理 —— 陀螺原理(物理學)實際上是壹種慣性現象。

自行車的動力以及變速原理 —— 經典的主動輪、從動輪、傳送帶(鏈條)組成的傳動系統。變速是通過改變主動輪和從動輪的大小比例來完成的。

現在主流的剎車部件有兩種,壹種就是經典的夾器上面帶橡膠,通過夾器的收緊,橡膠摩擦車圈讓車減速。由於這個部件從截面上看上去像壹個倒V形,所以稱作V剎。還有就是更先進有效壹些的,類似汽車剎車的碟剎。是利用夾器上帶有壹種利於散熱且磨阻較大的物質,通過與車軲轆中軸(花鼓)旁的碟片摩擦,將這種物質盡量均勻的“塗抹”在碟片上,再之後通過收緊夾器,可以獲得更大的摩擦力。—— 實際上這裏涉及到化學與物理知識。V剎使用橡膠是因為橡膠這種有機物分子結構穩定,分子間力學結構也穩定(當然這裏的橡膠是個混合物,裏面還加入了碳等物質使其更堅韌),不容易磨損,同時橡膠本身有韌性,摩擦時不容易損壞別的部件。另外,看似兩種剎車都是通過摩擦力來減低車速,其實是壹種能量的轉換:自行車在運動時具有動能,而當剎車時,剎車裝置通過摩擦將自行車的動能轉化成為另壹種能量 - 熱。過熱對於機械部件的壽命是有影響的(這又涉及了其他的知識),所以上面提到的碟剎上面使用的提供阻力的材料是壹種利於散熱的物質。而V剎,產生大量的熱後,橡膠中的碳元素會“碳化”結晶為碳物質,蹭的車軲轆上面壹圈全是黑色。言歸正傳:這裏涉及了材料科學,化學,物理中的能量轉換等……

為了提高速度,專業的比賽用競速單車還會為降低空氣阻力而作特別的設計 —— 空氣動力學。

為了能讓騎行者、比賽者的騎行更加舒適,在車把、車座等還會做特殊設計,比如車座上面的散熱孔 —— 人體工程學

車身上漂亮的噴漆塗裝涉及化學。

等等……

2.自行車中的科學知識有哪些

1、快速行駛的自行車,如果突然把前輪剎住,後輪為什麽會跳起來? 答:這是因為前輪受到阻力而突然停止運動,但車上的人和後輪沒有受到阻力,由於慣性,人和後輪要保持繼續向前的運動狀態,所以後輪會跳起來。切記下坡或高速行駛時,不能單獨用自行車的前閘剎車,否則會出現翻車事故!

2、自行車下坡時,不再用力蹬車,車壹般也會越來越快,這是為什麽? 答:自行車下坡過程是重力勢能轉化為動能的過程,動能增大,速度也增大。

3、用打氣筒給自行車車胎打氣時,不壹會兒氣筒壁就會熱起來,這是什麽原因? 答:主要原因:打氣筒的活塞壓縮氣體做功,氣體內能增加,氣體內能傳給氣筒壁,使氣筒壁溫度升高;次要原因:打氣過程也是克服活塞和筒壁摩擦力做功過程,是氣筒壁內能增加,溫度升高。

4、騎自行車的人在上坡前,往往要用力蹬幾下,這樣做有什麽好處? 答:騎自行上坡過程是動能轉化為勢能的過程,上坡前用力蹬幾下,增大了車的速度,從而增大了車的動能,上坡過程中,這些動能轉化為勢能,車子容易爬到坡頂。

5、如果在夏天車氣打足,則輪胎在強烈的陽光照射下,往往會爆胎,這是為什麽? 答:輪胎中氣體在陽光照射下,吸收熱量,溫度升高,受熱膨脹,故車胎易爆。 6、不再蹬車後,自行車為什麽仍能運動? 答:自行車原來是運動的,當不再蹬時,自行車由於慣性仍保持原來的運動狀態,所以自行車仍能運動。

7、緊急剎車時,新的輪胎為什麽會在地面上留下壹道黑色的痕跡? 答:剎車時,車輪基本不轉動,但由於慣性,車子仍向前滑動,此時輪胎要克服地面摩擦做功,機械能轉化為內能,輪胎因溫度升高而焦化,所以會在地面上留下黑色的痕跡。

8、騎自行車上坡,走S形路線比較省力,這是為什麽? 答:騎自行車上坡,不管路線如何,爬上坡頂升高的高度時壹樣的,但走S形路線所走的路線比較長些,相當於把斜面的長度拉長了,在高度相同的情況下,斜面越長越省力,所以走S形路線省力些。

該答案來自極限戶外網官方網站

3.

自行車是我們日常生活中壹種普遍的交通工具,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、電動自行車等.它結構簡單,方便實用,在其中涉及到很多物理知識,包括杠桿、輪軸、摩擦、壓強、能量的轉化等力學、熱學及光學知識.(1)自行車車輪胎、車把套、腳踏板以及剎車塊處均刻有壹些花紋,增大接觸面粗糙程度,增大摩擦力.(2)車軸處經常上壹些潤滑油,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,變滑動摩擦為滾動摩擦,來減小摩擦,轉動方便.(4)剎車時,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)緊蹬自行車前進時,後輪受到的摩擦力方向向前,是自行車前進的動力,前輪受到的摩擦力方向向後,是自行車前進的阻力;自行車靠慣性前進時,前後輪受到的摩擦力方向均向後,這兩個力均是自行車前進的阻力.以上為摩擦方面(1)壹般情況下,充足氣的自行車輪胎著地面積大約為S=2*10Cm*5cm=100*cm2,當壹普通的成年人騎自行車前進時,自行車對地面的壓力大約為F=(500N+150N)=650N,可以計算出自行車對地面的壓強為6.5*104Pa.(2)在車軸擰螺母處要加壹個墊圈,來增大受力面積,以減小壓強.(3)自行車的腳踏板做得扁而平,來增大受力面積,以減小它對腳的壓強,(4)自行車的內胎要充夠足量的氣體,在氣體的體積、溫度壹定時,氣體的質量越大,壓強越大.(5)自行車的車座做得扁而平,來增大受力面積,以減小它對身體的壓強.以上為壓強方面自行車的車把相當於壹個輪軸,車把相當於輪,前軸為軸,是壹個省力杠桿自行車的腳踏板與中軸也相當於壹個輪軸,實質為壹個省力杠桿.(3)自行車的飛輪也相當於壹個省力的輪軸.自行車的剎車把相當於壹個省力杠桿.慣性方面(1)當人騎自行車前進時,停止蹬自行車後,自行車仍然向前走,是由於它有慣性.(2)當人騎自行車前進時,若遇到緊急情況,壹般情況下要先捏緊後剎車,然後再捏緊前剎車,或者前後壹起捏緊,這樣做是為了防止人由於慣性而向前飛出去.6、能量轉化方面(1)當人騎自行車下坡時,速度越來越快,是由於下坡時人和自行車的重力勢能轉化為人和自行車的動能.(2)當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能,這樣上坡時動能轉化為重力勢能,能上得更高壹些.(3)自行車的車梯上掛有壹個彈簧,在它彈起時,彈簧的彈性勢能轉化為動能,車梯自動彈起.7、聲學方面自行車的金屬車鈐發聲是由於鈴蓋在不停的振動,而汽笛發聲是由於汽笛內的氣體不斷的振動而引起的.8、齒輪傳動方面線速度和角速度的關系,如圖5所示,設齒輪邊緣的線速度為v ,齒輪的半徑為R,齒輪轉動的角速度為ω,則有v = ωR.二、熱學知識在夏天自行車輪胎內的氣體不能充得太足,是為了防止自行車爆胎,因為對於質量、體積壹定的氣體,當溫度越高,壓強越大,當壓強達到壹定程度時,若超過了輪胎的承受能力,就會發生爆胎的情況.三、光學知識在日常生活中,自行車的後面都裝有壹個反光鏡,它的設計很巧妙,組它是由三個相互垂直的平面鏡組成壹個立體直角,用其內表面作為反射面,這叫角反射器.當有光線從任意角度射向尾燈時,它都能把光“反向射回”,當光線射向反光鏡時,會使後面的人很容易看到.在夜間,當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,其光強遠大於壹般的漫反射光,就如發光的紅燈,足以讓汽車的司機觀察到.四、電學方面在有些自行車上裝有小型的發電裝置,它利用摩擦轉動,就像我們在實驗室中看到的手搖發電機壹樣,發出的電能供給車燈工作,起到壹定的照明作用。

4.觀察家中的自行車,試舉出其中的壹些科學常識(至少寫出4種

1.測量中的運用

在測量跑道的長度時,可運用自行車。如普通車輪的直徑是0.71米或0.66米。那麽轉過壹圈長度為直徑乘圓周率,即約2.33米或2.07米,然後,讓車沿這跑道滾動,記下滾動的圈數n則跑道長為2.33n米或2.07n米。

2.力和運動的運用

⑴ 減小與增大摩擦。車的前軸,中軸及後軸均采用滾動以減小摩擦。為更進壹步減小摩擦,人們常在這些部位加潤滑劑。多處刻有凹凸不平的花紋以增大摩擦。而在剎車的同時,手用力握緊閘把,增大剎車皮對鋼圈的壓力以達到制止車輪滾動的目的。

⑵ 彈簧的減振作用。車的坐墊下安有許多根彈簧,利用它的緩沖作用以減小振動

3.壓強知識的運用

⑴自行車車胎上刻有載重量。如車載重過量,則車胎受到壓強太大而被壓破。

⑵坐墊呈馬鞍形,它能夠增大坐墊與人體的接觸面積以減小臀部所受壓強,使人騎車不易感到疲勞。

4.簡單機械知識的運用

自行車制動系統中的車閘把與連桿是壹個省力杠桿,可增大對剎車皮的拉力。自行車為了省力或省距離,還使用了輪軸:腳踏板與鏈輪牙盤;後輪與飛輪及龍頭與轉軸等。

5.功和機械能的知識的運用

⑴ 根據功的原理:省力必定費距離。因此人們在上坡時,常騎“s”形路線就是這個道理

⑵ 動能和重力勢能的互相轉化。如騎車上坡前,人們要加緊蹬幾下,就容易上去些,這裏是動能轉化為勢能。而騎車下坡,不用蹬,車速也越來越快,此為勢能轉化為動能。

⑶ 整體上自行車是費力機械,壹般為省距離才騎自行車。頂風騎車比頂風行走艱難,就是因為騎車費的力被“放大”了。

6.前驅和後驅

[1]自行車屬於後驅,即後輪驅動,前輪被動。

[2]自行車由於後驅,筆直騎過後的胎痕壹條筆直,壹條規則彎曲,筆直的為後輪胎痕,彎曲的為前輪胎痕。

自行車上的杠桿

A、控制前輪轉向的杠桿:自行車的車把,是省力杠桿,人們用很小的力就能轉動自行車前輪,來控制自行車的運動方向和自行車的平衡。

B、控制剎車閘的杠桿:車把上的閘把是省力杠桿,人們用很小的力就能使車閘以較大的壓力壓到車輪的鋼圈上。

自行車上的輪軸

A、中軸上的腳蹬和花盤齒輪:組成省力輪軸(腳蹬半徑大於花盤齒輪半徑)。

B、自行車手把與前叉軸:組成省力輪軸(手把轉動的半徑大於前叉軸的半徑)。

C、後軸上的齒輪和後輪:組成費力輪軸(齒輪半徑小於後輪半徑)。

自行車上的氣壓知識。

自行車內胎充氣:早期的各種輪子都是木輪、鐵輪,顛簸不已。現代自行車使用充氣內胎主要是使胎內的壓強增大,可以起到緩沖的作用,同時可以減小自行車前進的阻力。氣門芯的作用:充氣內胎上的氣門芯,起著單向閥門的作用,只讓氣體進入,不讓氣體外漏,方便進氣,保證充氣內胎的密封。

自行車上光學知識。

自行車上的紅色尾燈,不能自行發光,但是到了晚上卻可以提醒司機註意,因為自行車的尾燈是由很多蜂窩狀的“小室”構成的,而每壹個“小室”是由三個約成90度的反射面組成的。這樣在晚上時,當後面汽車的燈光射到自行車尾燈上,就會產生反射光,由於紅色醒目,就可以引起司機的註意。

摩擦力的大小跟兩個因素有關:壓力的大小、接觸面的粗糙程度。壓力越大,摩擦力越大;接觸面越粗糙,摩擦力越大。自行車外胎有凸凹不平的花紋,這是通過增大自行車與地面間的粗糙程度,來增大摩擦力的,其目的是為了防止自行車打滑。

5.自行車是近年來人們常用的壹種代步交通工具,從自行車的結構和使

①用力握剎車把手,車停得快---通過增大壓力來增大摩擦力.②輪胎是圓形的,軸承中的滾珠的圓形的---用滾動代替滑動減小摩擦力.③轉動部分和鏈條上加潤滑油---減小接觸面的粗糙程度減小摩擦.④車把、後車架、輪和軸承---杠桿.⑤尾燈---光的反射.⑥鈴鐺---物體振動發聲.⑦停止蹬騎的自行車,能在路面上自由行駛壹段距離---自行車具有慣性.答案如下表:(答案不唯壹). 應用舉例 相應的科學原理(或道理)舉例 自行車輪胎上有花紋 增大物體接觸面的粗糙程度,可以增大摩擦1 用力握剎車把手,車停得快 通過增大壓力來增大摩擦力2 輪胎是圓形的,軸承中的滾珠的圓形的 用滾動代替滑動減小摩擦力。