自行車中的物理

河北省臨城縣臨城中學 張藝欣

自行車中的物理

河北省臨城縣臨城中學 張藝欣

自行車是同學們日常生活中普遍使用的一種交通工具，如果你仔細觀察并認真思考，就會發現在自行車的設計和使用中涉及了很多物理方面的知識，不信請看。

1.穩定性知識

自行車在行駛過程中不會傾倒主要得益于物理學原理的應用。大家知道，凡是高速轉動的物體，若其轉動方向保持不變，物體便不會傾倒。旋轉的陀螺不會傾倒正是應用的這個原理。我們騎自行車時，是在前進的方向上給自行車一個力，使車輪轉動起來，因此車輪能保持在一種平衡狀態。一旦停下來，這種平衡沒了，自行車便會傾倒。

2.摩擦力知識

（1）自行車輪胎、車把套、腳踏板以及剎車塊等處均刻有一些花紋，以增大接觸面的粗糙程度，從而增大摩擦力。

（2）車軸處經常加一些潤滑油，以減小接觸面的粗糙程度，從而減小摩擦力。

（3）所有車軸處均有滾珠，變滑動摩擦為滾動摩擦，從而減小摩擦力。

（4）剎車時需要捏緊剎車把，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，后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后，是自行車前進的阻力。自行車靠慣性前進時，前后輪受到的摩擦力方向均向后，這兩個力均是自行車前進的阻力。

3.減震系統

自行車上共有5個地方進行了減震處理：三腳架、鞍座、車頭和前后輪胎，其中三腳架、鞍座、車頭運用彈簧減震，車身則依靠輪胎減震。自行車震動時，整個車身具有了形變性，使人落下時與車身接觸的時間增長，受力變小，提高了舒適性。這好比人從高處跳到水泥地上腳會感到疼，但如果在地面上鋪上軟墊后人再往下跳，即使是相同高度，感覺也不會那樣劇烈。通過減震不僅使騎車人感到舒適，也減少了自行車的磨損。

4.壓強知識

（1）自行車車胎上刻有載重量，若車載過重，則車胎會因受到的壓強太大而被壓破。

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

（3）夏天輪胎打足氣時常常會在烈日下爆胎，這是因為輪胎中的氣體溫度升高，受熱膨脹，壓強增大，故使得車胎爆炸。

（4）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，保證充氣內胎的密封。

5.簡單機械知識

（1）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，從而控制自行車的運動方向和自行車的平衡。

（2）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在車輪的鋼圈上。

6.功、機械能知識

（1）根據功的原理，省力必定費距離，因此人們在騎車上坡時常沿“S”形路線行駛。

（2）騎車上坡前，人們往往要加緊蹬幾下，這是利用動能轉化為重力勢能；而騎車下坡前即使不用蹬，車速也會越來越快，這是重力勢能轉化為動能。

7.慣性知識

快速行駛的自行車，如果突然把前輪剎住，后輪會跳起來。這是因為前輪受到阻力而突然停止運動，而根據慣性定律，人和后輪要繼續保持向前的運動狀態，所以后輪會跳起來。

8.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后面的汽車司機注意。這是因為自行車的尾燈是由很多蜂窩狀的“小室”構成的，而每一個“小室”是由三個互成90度的反射面組成的。這樣當后面汽車的燈光照射到自行車尾燈上時，就會產生反射光，因此可以引起司機的注意。