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(guó)人西夫拉克發(fā)明的，它沒有傳動(dòng)系統(tǒng)，靠?jī)赡_蹬地向前滑行，最快只能達(dá)到時(shí)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(jì)末的英國(guó)，后由傳教士帶入中國(guó)。據(jù)統(tǒng)計(jì)目前中國(guó)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(gè)重要的概念：傳動(dòng)裝置：包括主動(dòng)齒輪（輪盤）、被動(dòng)齒輪（飛輪）、鏈條及變速器。齒輪比：主動(dòng)齒輪（輪盤）與被動(dòng)齒輪（飛輪）的齒數(shù)之比；傳動(dòng)比：齒輪比乘以后輪的直徑；傳動(dòng)行程：傳動(dòng)比再乘以圓周率即為傳動(dòng)行程，即每蹬踏一周單車前進(jìn)的

3、距離。自行車運(yùn)動(dòng)力學(xué)自行車運(yùn)動(dòng)是一種半機(jī)械化運(yùn)動(dòng)。人們應(yīng)掌握一定的機(jī)械原理和力學(xué)知識(shí)，有效地利用傳動(dòng)速比，合理掌握運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，巧妙節(jié)省體能消耗，從而以充沛的體力，達(dá)到高效的運(yùn)動(dòng)自行車傳動(dòng)自行車是傳動(dòng)式機(jī)械，它的傳動(dòng)裝置包括主動(dòng)齒輪、被動(dòng)齒輪、鏈條及變速器等。齒輪比與傳動(dòng)比關(guān)系著自行車的使用效率。后輪運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)質(zhì)在于：在鏈條傳動(dòng)下的飛輪帶動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，飛輪與后輪具有相同的角速度，而后輪半徑遠(yuǎn)大于齒輪半徑，由線速度增大，提高了車速。齒輪比:主動(dòng)輪對(duì)

4、被動(dòng)輪的齒數(shù)之比為齒輪比。如果兩個(gè)齒輪的齒數(shù)相同，那末踏蹬一周，兩個(gè)齒輪和后輪都各旋轉(zhuǎn)一周。假如主動(dòng)齒輪的齒數(shù)大于被動(dòng)齒輪的齒數(shù)，那么每踏蹬一周，被動(dòng)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(dòng)輪的齒數(shù)成正比，與被動(dòng)齒輪的齒數(shù)成反比。以g代表齒輪比，c代表主動(dòng)齒輪的齒數(shù)，f代表被動(dòng)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(shí)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(jìn)行745cm即7.54m.變速自行車是通過調(diào)整齒輪比來達(dá)到變速目的。速度計(jì)算V=STS=VTT=SV空氣阻力車子向前進(jìn)必須借助于一定的力量。人每踏蹬一周的力量，叫前進(jìn)力，也叫向前推力。前進(jìn)力與用力、傳動(dòng)比、曲柄（即中軸到腳蹬的連桿）長(zhǎng)有關(guān)。以Y代表前進(jìn)力，Q代表踏蹬力量，I代表曲柄長(zhǎng)度，D代表傳動(dòng)比，它們之間的關(guān)系用公式表示則為Y＝QID前進(jìn)力（Y）與踏蹬力量（Q），曲柄長(zhǎng)度（I）成正比與

6、傳動(dòng)系數(shù)（D）則成反比。例如：傳動(dòng)系數(shù)為94.5，曲柄長(zhǎng)度為7英寸，踏蹬力量為25公斤力，前進(jìn)力則為：Y=QID=25794.5=1.85公斤力人們騎車向前進(jìn)時(shí)，必須突破空氣阻力，這就需要力量。不同風(fēng)級(jí)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(shí)受風(fēng)面積為0.5平方米，自行車前進(jìn)速度為每小時(shí)40公里，空氣對(duì)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(jìn)力才能使車

7、子前進(jìn)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員以自己全部體重在踏蹬點(diǎn)上，那么所產(chǎn)生的前進(jìn)力是多大呢（暫不計(jì)算車子摩擦部分所消耗的力量）？例如：一運(yùn)動(dòng)員體重70公斤，自行車曲柄長(zhǎng)度7寸，傳動(dòng)比為94.5，所產(chǎn)生的前進(jìn)力是：Y=QID=70794.5=5.19公斤。前進(jìn)力是5.19公斤力，遇到六級(jí)風(fēng)的阻力是0.5平方米為5.5公斤，運(yùn)動(dòng)員使用全部力量車子前進(jìn)力才有5.19公斤0.5平方米，仍小于六級(jí)風(fēng)的阻力。所以，在六級(jí)風(fēng)的情況下運(yùn)用94.5的傳動(dòng)系數(shù)的運(yùn)動(dòng)員是很難騎車