自行车上的摩擦力.pdf

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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
、蝴蝶花纹、鹿角花纹、
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
,
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。
?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,
有相对运动的两个物体间,
对运动,首先必须有力作用在车轮上,
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
,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。
,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,
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。