腳踏車上的物理學知識 腳踏車的車架、輪胎、腳踏、剎車、鏈條等25個部件中，其基本部件缺一不可。其中，車架是腳踏車的骨架，它所承受的人和貨物的重量最大。按照各部件的工作特點，大致可將其分為導向系統、驅動系統、制動系統： 1、導向系統：由車把、前叉、前軸、前輪等部件組成。乘騎者可以透過操縱車把來改變行駛方向並保持車身平衡。 2、驅動（傳動或行走）系統：由腳蹬、中軸、鏈輪、曲柄、鏈條、飛輪、後軸、後輪等部件組成。人的腳的蹬力是靠腳蹬透過曲柄，鏈輪、鏈條、飛輪、後軸等部件傳動的，從而使腳踏車不斷前進。 3、制動系統：它由車閘部件組成、乘騎者可以隨時操縱車閘，使行駛的腳踏車減速、停使、確保行車安全。 此外，為了安全和美觀，以及從實用出發，還裝配了車燈，支架等部件。 下面來具體介紹一些與力學知識有關的腳踏車部件： 1、車架部件是構成腳踏車的基本結構體，也是腳踏車的骨架和主體，其他部件也都是直接或間接安裝在車架上的。 車架部件的結構形式有很多，但總體可以分為兩大類：即男式車架和女式車架。 車架一般採用普通碳素銅管經過焊接、組合而成。為了減輕管重量，提高強度，較高檔的腳踏車採用低合金鋼管制造。為了減少快速行駛的阻力，有的腳踏車還採用流線型的鋼管。 由於腳踏車是依靠人體自身的驅動力和騎車技能而行駛的，車架便成為承受腳踏車在行駛中所產生的衝擊載荷以及能否舒適、安全地運載人體的重要結構體，車架部件製造精度的優劣，將直接影響乘騎的安全、平穩、和輕快。一般輻條是等徑的，為了減輕重力，也有製成兩端大、中間小的變徑輻條，還有為了減少空氣阻力將輻條製成扁流線型 2、外胎：分軟邊胎和硬邊胎兩種。軟邊胎斷面較寬，能全部裹住內胎，著地面積比較大，能適宜多種道路行駛。硬邊胎自重輕，著地面積小適宜在平坦的道路上行駛，具有阻力小，行駛輕快等優點。 外胎上的花紋是為了增加與地面的摩擦力。山地腳踏車的外胎寬度特別寬，花紋較深也是適應越野山地用。 3、腳蹬部件：腳蹬部件裝配在中軸部件的左右曲柄上，是一個將平動力轉化為轉動力的裝置，腳踏車騎行時，腳踏力首先傳遞給腳蹬部件，，然後由腳蹬軸轉動曲柄，中軸，鏈條飛輪，使後輪轉動，從而使腳踏車前進。因此腳蹬部件的結構和規格是否合適，將直接影響騎車人的放腳位置是否合適，腳踏車的驅動能否順利進行。 腳踏：可分為整體式腳踏和組合式腳踏。無論什麼款式的腳踏都必須有腳踏面，必須安全可靠，具有一定的防滑效能，可以選用橡膠、塑膠或金屬材料製造。腳踏必須轉動靈活。 4、前叉部件：前叉部件在腳踏車結構中處於前方部位，它的上端與車把部件相連，車架部件與前管配合，下端與前軸部件配合，組成腳踏車的導向系統。 轉動車把和前叉，可以使前輪改變方向，起到了腳踏車的導向作用。此外，還可以起到控制腳踏車行駛的作用。 前叉部件的受力情況屬懸臂樑性質，故前叉部件必須具有足夠的強度等性質。 5、鏈條：鏈條又稱車鏈、滾子鏈，安裝在連輪和飛輪上。其作用是將腳踏力由曲柄、鏈輪傳遞到飛輪和後輪上，帶動腳踏車前進。 鏈輪：用高強度鋼材製成，保證其達到需要的拉力。 6、飛輪：飛輪以內螺紋旋擰固定在後軸的右端，與鏈輪保持同一平面，並透過鏈條與鏈輪相連線，構成腳踏車的驅動系統。從結構上可分為單級飛輪和多級飛輪兩大類。 單級飛輪又稱為單鏈輪片飛輪，主要由外套、平擋和芯子、千斤、千斤簧、墊圈、絲擋幾鋼球等零件組成。 其單級飛輪工作原理：當向前踏動腳踏是，鏈條帶動飛輪向前轉動，這時飛輪內齒和千斤相含，飛輪的轉動力透過千斤傳到芯子，芯子帶動後軸和後輪轉動，腳踏車就前進了。 當停止踏動腳踏板時，鏈條和外套都不旋轉，但後輪在慣性作用下仍然帶動芯子和千斤向前轉動，這時飛輪內齒產生相對滑動，由此將芯子壓縮到芯子的槽口內，千斤又壓縮了千斤簧。當千斤齒頂滑到飛輪內齒頂端時，千斤簧被壓縮得最多，再稍微向前滑一點，千斤被千斤簧彈到齒根上，發出“嗒嗒”的聲響。芯子轉動加快，千斤也很快在各個飛輪內齒上滑動，發出“嗒嗒”的聲音。當反向踏動腳踏時，外套反向轉動，會加速千斤的滑動，使“嗒嗒”聲響得更急促。多級飛輪是腳踏車變速裝置中的一個重要部件。 多級飛輪是在單級飛輪的基礎上，增加幾片飛輪片，與中軸上的鏈輪結合，組成各種不同的傳遞比，從而改變了腳踏車的速度。 1、腳踏車上的摩擦知識。 ①腳踏車外胎為什麼要有凸凹不平的花紋 摩擦力的大小跟兩個因素有關：壓力的大小、接觸面的粗糙程度。壓力越大，摩擦力越大；接觸面越粗糙，摩擦力越大。腳踏車外胎有凸凹不平的花紋，這是透過增大腳踏車與地面間的粗糙程度，來增大摩擦力的，其目的是為了防止腳踏車打滑。 ②腳踏車為什麼能前進？ 當我們騎在腳踏車上時，由於人和腳踏車對地面有壓力，輪胎和地面之間不光滑，因此腳踏車與路面之間有摩擦，不過，要問腳踏車為何能前進？這還是依靠後輪與地面之間的摩擦而產生的，這個摩擦力的方向是向前的。那前輪的摩擦力是幹什麼的？阻礙車的運動！其方向與腳踏車前進方向相反。正是這兩個力大小相等，方向相反，所以腳踏車作勻速運動。不過，當人們在地上推腳踏車前進時，前輪和後輪的摩擦力方向都向後。那誰和這兩個力平衡呢？腳對地面的摩擦力向前！ ③剎車以後，腳踏車為何能停止？ 剎車時，剎皮與車圈間的摩擦力，會阻礙後輪的轉動。手的壓力越大，剎皮對車圈的壓力就越大，產生的摩擦力也就越大，後輪就轉動的越慢。如果完全剎死，這時後輪與地面之間的摩擦就變為滑動摩擦力（原來為滾動摩擦，方向向前），方向向後，阻礙了腳踏車的運動，因此就停下來了。 ④腳踏車哪些地方安有鋼珠？為什麼安鋼珠？ 在腳踏車的前軸、中軸、後軸、車把轉動處，腳蹬轉動處等地方，都安有鋼珠。 人們騎腳踏車總是希望輕鬆、靈活、省力。而用滾動代替滑動就可以大大減小摩擦力，因此要在腳踏車轉動的地方安裝鋼珠，我們可以經常加潤滑油，使接觸面彼此離開，這樣就可以使摩擦力變得更小。 2、腳踏車上的槓桿、輪軸知識。 ①腳踏車上的槓桿 A、控制前輪轉向的槓桿：腳踏車的車把，是省力槓桿，人們用很小的力就能轉動腳踏車前輪，來控制腳踏車的運動方向和腳踏車的平衡。 B、控制剎車閘的槓桿：車把上的閘把是省力槓桿，人們用很小的力就能使車閘以較大的壓力壓到車輪的鋼圈上。 ②腳踏車上的輪軸 A、中軸上的腳蹬和花盤齒輪：組成省力輪軸（腳蹬半徑大於花盤齒輪半徑）。 B、腳踏車手把與前叉軸：組成省力輪軸（手把轉動的半徑大於前叉軸的半徑）。 C、後軸上的齒輪和後輪：組成費力輪軸（齒輪半徑小於後輪半徑）。 3、腳踏車上的氣壓知識。 腳踏車內胎充氣：早期的各種輪子都是木輪、鐵輪，顛簸不已。現代腳踏車使用充氣內胎主要是使胎內的壓強增大，可以起到緩衝的作用，同時可以減小腳踏車前進的阻力。 氣門芯的作用：充氣內胎上的氣門芯，起著單向閥門的作用，只讓氣體進入，不讓氣體外漏，方便進氣，保證充氣內胎的密封。 4、腳踏車上光學知識。 腳踏車上的紅色尾燈，不能自行發光，但是到了晚上卻可以提醒司機注意，因為腳踏車的尾燈是由很多蜂窩狀的“小室”構成的，而每一個“小室”是由三個約成90度的反射面組成的。這樣在晚上時，當後面汽車的燈光射到腳踏車尾燈上，就會產生反射光，由於紅色醒目，就可以引起司機的注意。
腳踏車上的物理學知識 腳踏車的車架、輪胎、腳踏、剎車、鏈條等25個部件中，其基本部件缺一不可。其中，車架是腳踏車的骨架，它所承受的人和貨物的重量最大。按照各部件的工作特點，大致可將其分為導向系統、驅動系統、制動系統： 1、導向系統：由車把、前叉、前軸、前輪等部件組成。乘騎者可以透過操縱車把來改變行駛方向並保持車身平衡。 2、驅動（傳動或行走）系統：由腳蹬、中軸、鏈輪、曲柄、鏈條、飛輪、後軸、後輪等部件組成。人的腳的蹬力是靠腳蹬透過曲柄，鏈輪、鏈條、飛輪、後軸等部件傳動的，從而使腳踏車不斷前進。 3、制動系統：它由車閘部件組成、乘騎者可以隨時操縱車閘，使行駛的腳踏車減速、停使、確保行車安全。 此外，為了安全和美觀，以及從實用出發，還裝配了車燈，支架等部件。 下面來具體介紹一些與力學知識有關的腳踏車部件： 1、車架部件是構成腳踏車的基本結構體，也是腳踏車的骨架和主體，其他部件也都是直接或間接安裝在車架上的。 車架部件的結構形式有很多，但總體可以分為兩大類：即男式車架和女式車架。 車架一般採用普通碳素銅管經過焊接、組合而成。為了減輕管重量，提高強度，較高檔的腳踏車採用低合金鋼管制造。為了減少快速行駛的阻力，有的腳踏車還採用流線型的鋼管。 由於腳踏車是依靠人體自身的驅動力和騎車技能而行駛的，車架便成為承受腳踏車在行駛中所產生的衝擊載荷以及能否舒適、安全地運載人體的重要結構體，車架部件製造精度的優劣，將直接影響乘騎的安全、平穩、和輕快。一般輻條是等徑的，為了減輕重力，也有製成兩端大、中間小的變徑輻條，還有為了減少空氣阻力將輻條製成扁流線型 2、外胎：分軟邊胎和硬邊胎兩種。軟邊胎斷面較寬，能全部裹住內胎，著地面積比較大，能適宜多種道路行駛。硬邊胎自重輕，著地面積小適宜在平坦的道路上行駛，具有阻力小，行駛輕快等優點。 外胎上的花紋是為了增加與地面的摩擦力。山地腳踏車的外胎寬度特別寬，花紋較深也是適應越野山地用。 3、腳蹬部件：腳蹬部件裝配在中軸部件的左右曲柄上，是一個將平動力轉化為轉動力的裝置，腳踏車騎行時，腳踏力首先傳遞給腳蹬部件，，然後由腳蹬軸轉動曲柄，中軸，鏈條飛輪，使後輪轉動，從而使腳踏車前進。因此腳蹬部件的結構和規格是否合適，將直接影響騎車人的放腳位置是否合適，腳踏車的驅動能否順利進行。 腳踏：可分為整體式腳踏和組合式腳踏。無論什麼款式的腳踏都必須有腳踏面，必須安全可靠，具有一定的防滑效能，可以選用橡膠、塑膠或金屬材料製造。腳踏必須轉動靈活。 4、前叉部件：前叉部件在腳踏車結構中處於前方部位，它的上端與車把部件相連，車架部件與前管配合，下端與前軸部件配合，組成腳踏車的導向系統。 轉動車把和前叉，可以使前輪改變方向，起到了腳踏車的導向作用。此外，還可以起到控制腳踏車行駛的作用。 前叉部件的受力情況屬懸臂樑性質，故前叉部件必須具有足夠的強度等性質。 5、鏈條：鏈條又稱車鏈、滾子鏈，安裝在連輪和飛輪上。其作用是將腳踏力由曲柄、鏈輪傳遞到飛輪和後輪上，帶動腳踏車前進。 鏈輪：用高強度鋼材製成，保證其達到需要的拉力。 6、飛輪：飛輪以內螺紋旋擰固定在後軸的右端，與鏈輪保持同一平面，並透過鏈條與鏈輪相連線，構成腳踏車的驅動系統。從結構上可分為單級飛輪和多級飛輪兩大類。 單級飛輪又稱為單鏈輪片飛輪，主要由外套、平擋和芯子、千斤、千斤簧、墊圈、絲擋幾鋼球等零件組成。 其單級飛輪工作原理：當向前踏動腳踏是，鏈條帶動飛輪向前轉動，這時飛輪內齒和千斤相含，飛輪的轉動力透過千斤傳到芯子，芯子帶動後軸和後輪轉動，腳踏車就前進了。 當停止踏動腳踏板時，鏈條和外套都不旋轉，但後輪在慣性作用下仍然帶動芯子和千斤向前轉動，這時飛輪內齒產生相對滑動，由此將芯子壓縮到芯子的槽口內，千斤又壓縮了千斤簧。當千斤齒頂滑到飛輪內齒頂端時，千斤簧被壓縮得最多，再稍微向前滑一點，千斤被千斤簧彈到齒根上，發出“嗒嗒”的聲響。芯子轉動加快，千斤也很快在各個飛輪內齒上滑動，發出“嗒嗒”的聲音。當反向踏動腳踏時，外套反向轉動，會加速千斤的滑動，使“嗒嗒”聲響得更急促。多級飛輪是腳踏車變速裝置中的一個重要部件。 多級飛輪是在單級飛輪的基礎上，增加幾片飛輪片，與中軸上的鏈輪結合，組成各種不同的傳遞比，從而改變了腳踏車的速度。 1、腳踏車上的摩擦知識。 ①腳踏車外胎為什麼要有凸凹不平的花紋 摩擦力的大小跟兩個因素有關：壓力的大小、接觸面的粗糙程度。壓力越大，摩擦力越大；接觸面越粗糙，摩擦力越大。腳踏車外胎有凸凹不平的花紋，這是透過增大腳踏車與地面間的粗糙程度，來增大摩擦力的，其目的是為了防止腳踏車打滑。 ②腳踏車為什麼能前進？ 當我們騎在腳踏車上時，由於人和腳踏車對地面有壓力，輪胎和地面之間不光滑，因此腳踏車與路面之間有摩擦，不過，要問腳踏車為何能前進？這還是依靠後輪與地面之間的摩擦而產生的，這個摩擦力的方向是向前的。那前輪的摩擦力是幹什麼的？阻礙車的運動！其方向與腳踏車前進方向相反。正是這兩個力大小相等，方向相反，所以腳踏車作勻速運動。不過，當人們在地上推腳踏車前進時，前輪和後輪的摩擦力方向都向後。那誰和這兩個力平衡呢？腳對地面的摩擦力向前！ ③剎車以後，腳踏車為何能停止？ 剎車時，剎皮與車圈間的摩擦力，會阻礙後輪的轉動。手的壓力越大，剎皮對車圈的壓力就越大，產生的摩擦力也就越大，後輪就轉動的越慢。如果完全剎死，這時後輪與地面之間的摩擦就變為滑動摩擦力（原來為滾動摩擦，方向向前），方向向後，阻礙了腳踏車的運動，因此就停下來了。 ④腳踏車哪些地方安有鋼珠？為什麼安鋼珠？ 在腳踏車的前軸、中軸、後軸、車把轉動處，腳蹬轉動處等地方，都安有鋼珠。 人們騎腳踏車總是希望輕鬆、靈活、省力。而用滾動代替滑動就可以大大減小摩擦力，因此要在腳踏車轉動的地方安裝鋼珠，我們可以經常加潤滑油，使接觸面彼此離開，這樣就可以使摩擦力變得更小。 2、腳踏車上的槓桿、輪軸知識。 ①腳踏車上的槓桿 A、控制前輪轉向的槓桿：腳踏車的車把，是省力槓桿，人們用很小的力就能轉動腳踏車前輪，來控制腳踏車的運動方向和腳踏車的平衡。 B、控制剎車閘的槓桿：車把上的閘把是省力槓桿，人們用很小的力就能使車閘以較大的壓力壓到車輪的鋼圈上。 ②腳踏車上的輪軸 A、中軸上的腳蹬和花盤齒輪：組成省力輪軸（腳蹬半徑大於花盤齒輪半徑）。 B、腳踏車手把與前叉軸：組成省力輪軸（手把轉動的半徑大於前叉軸的半徑）。 C、後軸上的齒輪和後輪：組成費力輪軸（齒輪半徑小於後輪半徑）。 3、腳踏車上的氣壓知識。 腳踏車內胎充氣：早期的各種輪子都是木輪、鐵輪，顛簸不已。現代腳踏車使用充氣內胎主要是使胎內的壓強增大，可以起到緩衝的作用，同時可以減小腳踏車前進的阻力。 氣門芯的作用：充氣內胎上的氣門芯，起著單向閥門的作用，只讓氣體進入，不讓氣體外漏，方便進氣，保證充氣內胎的密封。 4、腳踏車上光學知識。 腳踏車上的紅色尾燈，不能自行發光，但是到了晚上卻可以提醒司機注意，因為腳踏車的尾燈是由很多蜂窩狀的“小室”構成的，而每一個“小室”是由三個約成90度的反射面組成的。這樣在晚上時，當後面汽車的燈光射到腳踏車尾燈上，就會產生反射光，由於紅色醒目，就可以引起司機的注意。