骑着单车学物理

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  说起单车(又称自行车)你一定很熟悉,环保又健身.可你知道单车几乎涵盖了力、热、声、光、电等全部物理知识吗?下面我们就用物理的眼光来认识一下单车.
  首先把你的“宝马”摆在院子里,认识一下各部件名称.如图1.看看它身上有哪些简单机械,
  现在开始出发,骑车去上学.假设你家门前有一条胡同.只能推着走.那么阻力越小越好推.我们来看看车上哪些装置是可以减小摩擦力的.
  车轴.车轴处都有滚珠,用滚动代替滑动来减小摩擦,加润滑油可以减小接触面的粗糙程度,进一步减小车轴处的摩擦.
  前轮.前轮是从动轮,由车轴推着,被动地转圈,与地面是滚动摩擦.摩擦力方向向后,此摩擦力同车轴处的摩擦、风阻等一起,与动力刚好平衡时,自行车就会匀速前进,
  终于上了大路,你骑上单车,平稳自如.再说说车上可以增大摩擦的地方吧,
  后轮.后轮是主动轮,“触地部分”相对于地面是静止的,在蹬力作用下,它有相对于地面向后滑的趋势.地面给它一个向前的推力——静摩擦力,这个力是车身前进的直接动力,后轮在水平方向上的受力主要就是这个向前的静摩擦力.可见并非所有的摩擦力都阻碍物体前进.如果后轮打滑(即“触地部分”相对于地面不静止,例如在湿滑的路面上,冰面上等),这个摩擦力小了.自行车就会失去动力而无法前进.需要说明的是,推着自行车或自行车自由滑行时,前、后轮都是从动轮,此时两轮所受的摩擦力的方向都是向后的,都是阻力.
  轮胎、车把、踏板,这些零部件都刻有花纹,是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的.以保持车的稳度和良好的抓握.
  刹车装置,你骑着骑着.忽然发现前方路面有个下水井没有盖,来个紧急刹车.用力抓紧刹车柄,通过增大压力来增大摩擦,车轮停止转动,滚动摩擦变成了滑动摩擦,阻力增大,自行车很快停下,有惊无险!
  此时,你的单车轮胎在地面上留下了一道黑痕.原来刹车时车轮基本不转.轮胎克服地面的滑动摩擦力而做功.温度升高焦化留下了黑痕.
  轮胎上还有很多热学知识.气体是从气门芯充入.气门芯相当于单向阀,只进不出,保证轮胎气密性,轮胎的容积、温度是一定的,充人适量的气体能够保证足够的气压,既减小轮胎与地面的阻力,又缓冲颠簸.夏天温度高,轮胎内的气压会增加,在阳光下容易爆胎.所以在夏季,单车要避免暴晒,轮胎也不能充气过多.
  你在骑单车时,并不是一直蹬,而是蹬蹬、停停,这里还有很多运动和压强的知识,
  停止蹬自行车.它仍然向前,是由于单车具有惯性,
  车轮还可以用来测距离:先量出车轮的周长,记下单车运动时车轮转过的圈数,就可以算出单车前进的距离,
  车座、脚踏板做得扁平,螺母处加一个垫圈,都是通过增大受力面积来减小压强的.
  快到学校了,遇到的同学越来越多.你打铃表示问候,车铃发声是由振动产生的,应用了声学原理.有时车身上的螺丝松动也会振动发声,根据声音你能很快找出松动的螺丝.
  终于到校了,我们骑单车学物理也将告一段落.其实,单车中的物理知识还有很多,同学们自己查一查资料.找一找吧.
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