自行车中的物理

河北省临城县临城中学 张艺欣

自行车中的物理

河北省临城县临城中学 张艺欣

自行车是同学们日常生活中普遍使用的一种交通工具，如果你仔细观察并认真思考，就会发现在自行车的设计和使用中涉及了很多物理方面的知识，不信请看。

1.稳定性知识

自行车在行驶过程中不会倾倒主要得益于物理学原理的应用。大家知道，凡是高速转动的物体，若其转动方向保持不变，物体便不会倾倒。旋转的陀螺不会倾倒正是应用的这个原理。我们骑自行车时，是在前进的方向上给自行车一个力，使车轮转动起来，因此车轮能保持在一种平衡状态。一旦停下来，这种平衡没了，自行车便会倾倒。

2.摩擦力知识

（1）自行车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块等处均刻有一些花纹，以增大接触面的粗糙程度，从而增大摩擦力。

（2）车轴处经常加一些润滑油，以减小接触面的粗糙程度，从而减小摩擦力。

（3）所有车轴处均有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，从而减小摩擦力。

（4）刹车时需要捏紧刹车把，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。

3.减震系统

自行车上共有5个地方进行了减震处理：三脚架、鞍座、车头和前后轮胎，其中三脚架、鞍座、车头运用弹簧减震，车身则依靠轮胎减震。自行车震动时，整个车身具有了形变性，使人落下时与车身接触的时间增长，受力变小，提高了舒适性。这好比人从高处跳到水泥地上脚会感到疼，但如果在地面上铺上软垫后人再往下跳，即使是相同高度，感觉也不会那样剧烈。通过减震不仅使骑车人感到舒适，也减少了自行车的磨损。

4.压强知识

（1）自行车车胎上刻有载重量，若车载过重，则车胎会因受到的压强太大而被压破。

（2）坐垫呈马鞍型，它能够增大坐垫与人体的接触面积以减小臀部所受压强，使人骑车时不易感到疲劳。

（3）夏天轮胎打足气时常常会在烈日下爆胎，这是因为轮胎中的气体温度升高，受热膨胀，压强增大，故使得车胎爆炸。

（4）充气内胎上的气门芯，起着单向阀门的作用，只让气体进入，不让气体外漏，保证充气内胎的密封。

5.简单机械知识

（1）自行车的车把是省力杠杆，人们用很小的力就能转动自行车前轮，从而控制自行车的运动方向和自行车的平衡。

（2）车把上的闸把是省力杠杆，人们用很小的力就能使车闸以较大的压力压在车轮的钢圈上。

6.功、机械能知识

（1）根据功的原理，省力必定费距离，因此人们在骑车上坡时常沿“S”形路线行驶。

（2）骑车上坡前，人们往往要加紧蹬几下，这是利用动能转化为重力势能；而骑车下坡前即使不用蹬，车速也会越来越快，这是重力势能转化为动能。

7.惯性知识

快速行驶的自行车，如果突然把前轮刹住，后轮会跳起来。这是因为前轮受到阻力而突然停止运动，而根据惯性定律，人和后轮要继续保持向前的运动状态，所以后轮会跳起来。

8.光学知识

自行车上的红色尾灯不能自行发光，但是到了晚上却可以提醒后面的汽车司机注意。这是因为自行车的尾灯是由很多蜂窝状的“小室”构成的，而每一个“小室”是由三个互成90度的反射面组成的。这样当后面汽车的灯光照射到自行车尾灯上时，就会产生反射光，因此可以引起司机的注意。