A. 自行车中的杠杆知识:(要有力臂分析)
自行车中的物理知识
自行车是我们日常生活中一种普遍的交通工具,常见的有普通载重自行车、轻便自行车、山地自行车、童车、赛车、电动自行车等。它结构简单,方便实用,在其中涉及到很多物理知识,包括杠杆、轮轴、摩擦、压强、能量的转化等力学、热学及光学知识,下面具体来分析一下。
一、力学知识
1、摩擦方面
(1)自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹,增大接触面粗糙程度,增大摩擦力。
(2)车轴处经常上一些润滑油,以减小接触面粗糙程度,来减小摩擦力。
(3)所有车轴处均有滚珠,变滑动摩擦为滚动摩擦,来减小摩擦,转动方便。
(4)刹车时,需要纂紧刹车把,以增大刹车块与车圈之间的压力,从而增大摩擦力,
(5)紧蹬自行车前进时,后轮受到的摩擦力方向向前,是自行车前进的动力,前轮受到的摩擦力方向向后,是自行车前进的阻力;
自行车靠惯性前进时,前后轮受到的摩擦力方向均向后,这两个力均是自行车前进的阻力。
2、压强方面
(1)一般情况下,充足气的自行车轮胎着地面积大约为
S=2×10Cm×5cm=100×cm2,当一普通的成年人骑自行车前进时,自行车对地面的压力大约为F=(500N+150N)=650N,可以计算出自行车对地面的压强为6。5×104Pa。
(2)在车轴拧螺母处要加一个垫圈,来增大受力面积,以减小压强。
(3)自行车的脚踏板做得扁而平,来增大受力面积,以减小它对脚的压强,
(4)自行车的内胎要充够足量的气体,在气体的体积、温度一定时,气体的质量越大,压强越大。
(5)自行车的车座做得扁而平,来增大受力面积,以减小它对身体的压强。
3、轮轴方面
(1)自行车的车把相当于一个轮轴,车把相当于轮,前轴为轴,是一个省力杠杆,如图3所示。
(2)自行车的脚踏板与中轴也相当于一个轮轴,实质为一个省力杠杆。
(3)自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴。
4、杠杆方面
自行车的刹车把相当于一个省力杠杆。
5、惯性方面
(1)当人骑自行车前进时,停止蹬自行车后,自行车仍然向前走,是由于它有惯性。
(2)当人骑自行车前进时,若遇到紧急情况,一般情况下要先捏紧后刹车,然后再捏紧前刹车,或者前后一起捏紧,这样做是为了防止人由于惯性而向前飞出去。
6、能量转化方面
(1)当人骑自行车下坡时,速度越来越快,是由于下坡时人和自行车的重力势能转化为人和自行车的动能。
(2)当人骑自行车上坡之前要紧蹬几下,目的是增大速度,来增大人和自行车的动能,这样上坡时动能转化为重力势能,能上得更高一些。
(3)自行车的车梯上挂有一个弹簧,在它弹起时,弹簧的弹性势能转化为动能,车梯自动弹起。
7、声学方面
自行车的金属车钤发声是由于铃盖在不停的振动,而汽笛发声是由于汽笛内的气体不断的振动而引起的。
8、齿轮传动方面
线速度和角速度的关系,如图5所示,设齿轮边缘的线速度为v ,齿轮的半径为R,齿轮转动的角速度为ω,则有v = ωR。
二、热学知识
在夏天自行车轮胎内的气体不能充得太足,是为了防止自行车爆胎,因为对于质量、体积一定的气体,当温度越高,压强越大,当压强达到一定程度时,若超过了轮胎的承受能力,就会发生爆胎的情况。
三、光学知识
在日常生活中,自行车的后面都装有一个反光镜,它的设计很巧妙,组它是由三个相互垂直的平面镜组成一个立体直角,用其内表面作为反射面,这叫角反射器。当有光线从任意角度射向尾灯时,它都能把光“反向射回”,当光线射向反光镜时,会使后面的人很容易看到。在夜间,当汽车灯光照到它前方的自行车尾灯上,无论入射方向如何,反射光都能反射到汽车上,其光强远大于一般的漫反射光,就如发光的红灯,足以让汽车的司机观察到。
四、电学方面
在有些自行车上装有小型的发电装置,它利用摩擦转动,就像我们在实验室中看到的手摇发电机一样,发出的电能供给车灯工作,起到一定的照明作用。
B. 自行车的脚踏和牙盘构成一个轮轴,而轮轴实质上是杠杆原理。
动力臂等于R
阻力臂等于牙盘半径,设为r.
FR=fr
从你上面给的数据来看R=r=25cm
所以f=F=15N
也许原题数据有所不同,但上述方法依然可用
C. 自行车的车架是杠杆还是轮轴
车架是杠杆和轮轴共有。
手刹车(刹车装置)是杠杆,车把(轻松控制方向),前,后轮轴,中轴是轮轴部分。
刹车属于杠杆机构
作用就是,在较长的力臂端施加的较小的力会在较短的力臂上产生较大的力。
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,使用轮轴,脚蹬板与链轮牙盘。后轮与飞轮及龙头与转轴等。
D. 自行车的脚蹬子是什么杠杆
你是说省力费力么。跟齿比有关系,一般自行车是费力杠杆。山地车公路车调变速器可调到省力
E. 自行车中的杠杆有哪些。 原理是什么
自行车中的杠杆有哪些。 原理是什么?自行车的脚踏板相当于一个省力杠杆。
当脚回踏板转到水平位置时,用力蹬答下效果最好。因为动力的方向是向下的,此时动力臂最大,最省力。
脚踏板的支点在转轴位置,动力臂是转轴至踏板的长度(在“1”条件下),阻力臂是链轮的半径。说明,动力臂是随着脚踏板的转动而变化的
F. 自行车脚踏板的杠杆原理
脚踏板转到中间位置时用力瞪下的效果最好。
因为你向下施力,由于是垂直版向下,由于支点(权即脚蹬旁边的那个齿轮的轮轴)到力的垂直距离是动力臂,所以,当脚蹬转到中间位置时,其中一个脚到脚蹬轴的距离是动力臂,也是最长的动力臂,另一个为阻力臂,由于动力臂*动力=阻力臂*阻力,因此,要想使动力最小,则应使动力臂最长,因此,脚踏板转到中间位置时用力瞪下的效果最好。
F1为动力臂L1为阻力臂
看了图后,比较一下哪个L1大(即动力臂大)
你就明白哪个F1小,也就是哪个最省力,也就是哪个作用效果最好。
G. 自行车踏板是省力杠杆吗
自行车的跳板是什么杠杆,不能一概而论
如果只考虑踏板本身,它和链条的其中一个(也就是和踏板同心的那个)齿轮组成一个省力的杠杆(轮轴).
如果整体考虑的话,它自行车由于更省距离(踩一小圈,走一大圈)所以是个费力杠杆...
第二个你的考虑方式的完全可行的的....
如果能做到任何时候垂直于踏板的那根连轴,都是一样大的力..
不过从实际来看,人的脚板都是保持水平的,所以就有这个答案了
H. 脚蹬是轮轴还是滑轮斜面杠杆
脚蹬不是滑轮,但你指的是脚蹬的哪一部分呢?算上转盘应该是轮轴,但若单单是脚蹬的地方,那不是什么省力机械,只是滑动摩擦而已,上了润滑油.
车轮和车轴是轮轴.
后架上的弹簧夹和车龄上的按钮是杠杆.
其实轮轴本质就是杠杆