自行车是我们常用的交通工具,自行车利用了很多物理方面的知识。学习兴趣小组在学习了力学知识后,对自行车进行力学知识研究。
【任务一】自行车上的摩擦力研究:
(1)自行车轮胎、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,是为了增大摩擦力;
(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,是利用,来减小摩擦;
(4)刹车时,用力捏紧车闸,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,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。
【任务二】自行车上简单机械研究
(1)自行车上的杠杆
A.控制前轮转向的杠杆:自行车的车把(如图甲),是省力杠杆,人们用很小的力就能转动自行车前轮,来控制自行车的运动方向和自行车的平衡:
B.控制刹车闸的杠杆:车把上的闸把(如图乙),是个省力杠杆,人们用较小的力就能使车闸以较大的压力压到车轮的钢圈上。若图中阻力大小为450N,阻力臂为3cm,动力臂为7.5cm,则人需用N的力可使车闸压到车轮的钢圈上。
(2)自行车上的轮轴
A.自行车手把与前叉轴(如图丙):组成省力轮轴,手把转动的半径大于前叉轴的半径;
B.中轴上的脚蹬和花盘齿轮(如图丁):组成省力轮轴,脚蹬半径大于花盘齿轮半径;
C.后轴上的齿轮和后轮:组成费力轮轴,齿轮半径小于后轮半径。
(3)自行车上坡走S形路线,相当于增加了斜面的长,可以,使上坡更容易。
【任务三】自行车上压强研究
(1)自行车的车座较宽大,可以增大人与车座的,减小对人的压强,人骑座时感到舒服;
(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)一般情况下,自行车重力为250N,充足气的自行车前、后轮胎着地总面积大约为 , 当一体重为600N的成年人骑自行车水平匀速前进时,可以计算出自行车对地面的压强为Pa。