自行車中的力學(xué)原理

1、自行車中的力學(xué)原理00班王高旻PB05000608自行車是我們?nèi)粘Ｉ钪袠O其常見的一種交通工具。它的出現(xiàn)距今已有百余年的歷史。最早的自行車是由法國人西夫拉克發(fā)明的，它沒有傳動系統(tǒng)，靠兩腳蹬地向前滑行，最快只能達到時速20公里。后來蘇格蘭人皮埃爾發(fā)明了前輪帶腳蹬的自行車。第一輛現(xiàn)代意義的自行車出現(xiàn)在19世紀末的英國，后由傳教士帶入中國。據(jù)統(tǒng)計目前中國有大約五億輛自行車。左圖為自行車的基本結(jié)構(gòu)1:前輪2:輻條3:花鼓4:前叉5:前剎6:鋼索

2、7:剎車及變速把手8:車把9:豎桿10:車架11:前變速12:車座桿13:車座14:后剎15:貨架16:飛輪17:反光鏡18:后輪19:后變速20:腳撐21:氣門22:后輪23:鏈條24:輪盤25:腳踏26:曲柄幾個重要的概念：傳動裝置：包括主動齒輪（輪盤）、被動齒輪（飛輪）、鏈條及變速器。齒輪比：主動齒輪（輪盤）與被動齒輪（飛輪）的齒數(shù)之比；傳動比：齒輪比乘以后輪的直徑；傳動行程：傳動比再乘以圓周率即為傳動行程，即每蹬踏一周單車前進的

3、距離。自行車運動力學(xué)自行車運動是一種半機械化運動。人們應(yīng)掌握一定的機械原理和力學(xué)知識，有效地利用傳動速比，合理掌握運動強度，巧妙節(jié)省體能消耗，從而以充沛的體力，達到高效的運動自行車傳動自行車是傳動式機械，它的傳動裝置包括主動齒輪、被動齒輪、鏈條及變速器等。齒輪比與傳動比關(guān)系著自行車的使用效率。后輪運轉(zhuǎn)實質(zhì)在于：在鏈條傳動下的飛輪帶動后輪轉(zhuǎn)動，飛輪與后輪具有相同的角速度，而后輪半徑遠大于齒輪半徑，由線速度增大，提高了車速。齒輪比:主動輪對

4、被動輪的齒數(shù)之比為齒輪比。如果兩個齒輪的齒數(shù)相同，那末踏蹬一周，兩個齒輪和后輪都各旋轉(zhuǎn)一周。假如主動齒輪的齒數(shù)大于被動齒輪的齒數(shù)，那么每踏蹬一周，被動齒輪轉(zhuǎn)的圈數(shù)就大于一周多，速度加大。因此，齒輪比與主動輪的齒數(shù)成正比，與被動齒輪的齒數(shù)成反比。以g代表齒輪比，c代表主動齒輪的齒數(shù)，f代表被動齒輪的齒數(shù)，它m=cfbπ例如，賽車輪盤為49齒，飛輪為14齒后輪真徑為27寸求它行程距離時代人公式：m=cfbπ=4914273.142.54=7

5、54CM以上數(shù)據(jù)是自行車每踏蹬一周，車子向前行進行745cm即7.54m.變速自行車是通過調(diào)整齒輪比來達到變速目的。速度計算V=STS=VTT=SV空氣阻力車子向前進必須借助于一定的力量。人每踏蹬一周的力量，叫前進力，也叫向前推力。前進力與用力、傳動比、曲柄（即中軸到腳蹬的連桿）長有關(guān)。以Y代表前進力，Q代表踏蹬力量，I代表曲柄長度，D代表傳動比，它們之間的關(guān)系用公式表示則為Y＝QID前進力（Y）與踏蹬力量（Q），曲柄長度（I）成正比與

6、傳動系數(shù)（D）則成反比。例如：傳動系數(shù)為94.5，曲柄長度為7英寸，踏蹬力量為25公斤力，前進力則為：Y=QID=25794.5=1.85公斤力人們騎車向前進時，必須突破空氣阻力，這就需要力量。不同風(fēng)級所產(chǎn)生的風(fēng)速，和垂直風(fēng)向每平方米所受到的壓力均不相同，只有克服這些因素，車子才能向前行駛。如：無風(fēng)騎行時受風(fēng)面積為0.5平方米，自行車前進速度為每小時40公里，空氣對人們的壓力為5.5公斤力。因此，人們必須用大于5.5公斤的前進力才能使車

7、子前進。當運動員以自己全部體重在踏蹬點上，那么所產(chǎn)生的前進力是多大呢（暫不計算車子摩擦部分所消耗的力量）？例如：一運動員體重70公斤，自行車曲柄長度7寸，傳動比為94.5，所產(chǎn)生的前進力是：Y=QID=70794.5=5.19公斤。前進力是5.19公斤力，遇到六級風(fēng)的阻力是0.5平方米為5.5公斤，運動員使用全部力量車子前進力才有5.19公斤0.5平方米，仍小于六級風(fēng)的阻力。所以，在六級風(fēng)的情況下運用94.5的傳動系數(shù)的運動員是很難騎車