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自行车上的摩擦知识

发布人:林昌旺|来源:|发布时间:2011年12月29日|点击数: |字体: |打印文章
 

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自行车上的摩擦知识  

物理学是一门基础学科,它研究自然界广泛存在的各种最基本的运动形态。它为自然界物质结构、相互作用、运动规律提供了一幅丰富多彩、结构严谨的图画。  

生活中,物理现象无处不在,无时不有。就拿自行车来说吧,其与物理学也有着密切的联系。下面就让我们来研究一下与自行车有关的摩擦知识。  

一、轮胎  

1.轮胎上有花纹.有宝石花纹、蝴蝶花纹、鹿角花纹、竹节花纹.轮胎上花纹有什么作用?  

联系日常生活经验分析,如果有两个瓶子,一个是瓶盖带花纹的,一个是不带花纹的.不带花纹的瓶子使劲儿也打不开,带花纹的瓶子能拧开.轮胎也是这个道理,如果没有花纹的话,在路面上行驶可能就会打滑.  

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?行进中自行车两轮受到的摩擦力方向一致吗?  

在骑自行车时,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?行进中自行车两轮受到的摩擦力方向是否一致?  

要弄清这个问题,首先要正确理解摩擦力的概念.摩擦力产生于相互接触的有相对运动的两个物体间,且阻碍物体的这种相对运动.要使车轮与地面产生相对运动,首先必须有力作用在车轮上,这个力即脚施于踏板的力.正是由于这个力作用才使后轮逆时针转动,此时后轮与地面间产生相对运动,而摩擦力就是阻碍这种运动的.因此,后轮受到的摩擦力向前.  

  那么,前轮的情况怎样呢﹖不难看出,前轮是受后轮驱动才有向前运动的趋势的,正因为如此,地面才给前轮向后的摩擦力,由此可见,两轮受到摩擦力方向不同,人们将后轮称为主动轮,将前轮称为从动轮.  

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!人对车的作用力和前轮和后轮受的摩擦力平衡。  

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。  

二、钢珠  

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。  

三、自行车车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹,并且使用摩擦大的材料,增大摩擦力 车把上如果少了花纹的话,人的手掌抓车把也会不听使唤的.所以车把上、脚踏板以及刹车块的花纹都是为了增大摩擦力.  

四、行进中受到空气的摩擦阻力  

为了提高车速,骑车时都想让车速尽量地快,认为骑快车和慢车克服的阻力是一样的。
但这个合乎逻辑,合乎科学的推理好象和我们实际的感觉并不一致。慢骑就是省力,而  

骑快车每蹬一下都很费力。是科学道理出了毛病还是我们的两条腿有毛病?都不是,是大脑出了毛病,分析问题的方法有毛病。
  我们忽略了空气的阻力。这个因素到底能不能忽略?影响小就忽略,影响大就不能忽略。空气阻力和地面摩擦阻力不同,不是一成不变的,速度低时很小可以忽略,速度高时,就会变得很大,就不能忽略了,而且会成为影响速度的主要因素。
     流体的阻力有它的规律,气体和流体对运动物体的阻力是随速度变化的,速度越高,阻力越大。阻力和速度不是成正比,当气体是与物体某一个面相摩擦时,阻力与速度平方成正比;当气体与物体的各个面都摩擦时,阻力与速度的6次方成正比。显然,当自行车的速度成为原来的二倍的时候,空气的阻力增大到原来的64倍,速度变为原来的3倍时,空气阻力变为原来的729倍。所以自行车运动员要把成绩再提高一点都是十分困难的。这已经不是体育的问题,而是物理的问题了。运动员要调整骑车的姿态,减小迎风面积;运动员要穿紧身的高弹的服装,尽可能地减小阻力;要戴上流线型的头盔。传统的自行车的车圈是靠辐条来紧固的,五十多根辐条在空气中高速切割,凭空增添了多少阻力啊!怎么办,去掉所有的车条,换成一块圆板,这样增大了重量却减小了切割空气的阻力,可能也合算。