騎著單車(chē)學(xué)物理

邵思濤

說(shuō)起單車(chē)（又稱(chēng)自行車(chē)）你一定很熟悉，環(huán)保又健身.可你知道單車(chē)幾乎涵蓋了力、熱、聲、光、電等全部物理知識(shí)嗎？下面我們就用物理的眼光來(lái)認(rèn)識(shí)一下單車(chē).

首先把你的“寶馬”擺在院子里，認(rèn)識(shí)一下各部件名稱(chēng).如圖1.看看它身上有哪些簡(jiǎn)單機(jī)械，

現(xiàn)在開(kāi)始出發(fā)，騎車(chē)去上學(xué).假設(shè)你家門(mén)前有一條胡同.只能推著走.那么阻力越小越好推.我們來(lái)看看車(chē)上哪些裝置是可以減小摩擦力的.

車(chē)軸.車(chē)軸處都有滾珠，用滾動(dòng)代替滑動(dòng)來(lái)減小摩擦，加潤(rùn)滑油可以減小接觸面的粗糙程度，進(jìn)一步減小車(chē)軸處的摩擦.

前輪.前輪是從動(dòng)輪，由車(chē)軸推著，被動(dòng)地轉(zhuǎn)圈，與地面是滾動(dòng)摩擦.摩擦力方向向后，此摩擦力同車(chē)軸處的摩擦、風(fēng)阻等一起，與動(dòng)力剛好平衡時(shí)，自行車(chē)就會(huì)勻速前進(jìn)，

終于上了大路，你騎上單車(chē)，平穩(wěn)自如.再說(shuō)說(shuō)車(chē)上可以增大摩擦的地方吧，

后輪.后輪是主動(dòng)輪，“觸地部分”相對(duì)于地面是靜止的，在蹬力作用下，它有相對(duì)于地面向后滑的趨勢(shì).地面給它一個(gè)向前的推力——靜摩擦力，這個(gè)力是車(chē)身前進(jìn)的直接動(dòng)力，后輪在水平方向上的受力主要就是這個(gè)向前的靜摩擦力.可見(jiàn)并非所有的摩擦力都阻礙物體前進(jìn).如果后輪打滑（即“觸地部分”相對(duì)于地面不靜止，例如在濕滑的路面上，冰面上等），這個(gè)摩擦力小了.自行車(chē)就會(huì)失去動(dòng)力而無(wú)法前進(jìn).需要說(shuō)明的是，推著自行車(chē)或自行車(chē)自由滑行時(shí)，前、后輪都是從動(dòng)輪，此時(shí)兩輪所受的摩擦力的方向都是向后的，都是阻力.

輪胎、車(chē)把、踏板，這些零部件都刻有花紋，是通過(guò)增大接觸面的粗糙程度來(lái)增大摩擦的.以保持車(chē)的穩(wěn)度和良好的抓握.

剎車(chē)裝置，你騎著騎著.忽然發(fā)現(xiàn)前方路面有個(gè)下水井沒(méi)有蓋，來(lái)個(gè)緊急剎車(chē).用力抓緊剎車(chē)柄，通過(guò)增大壓力來(lái)增大摩擦，車(chē)輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，滾動(dòng)摩擦變成了滑動(dòng)摩擦，阻力增大，自行車(chē)很快停下，有驚無(wú)險(xiǎn)！

此時(shí)，你的單車(chē)輪胎在地面上留下了一道黑痕.原來(lái)剎車(chē)時(shí)車(chē)輪基本不轉(zhuǎn).輪胎克服地面的滑動(dòng)摩擦力而做功.溫度升高焦化留下了黑痕.

輪胎上還有很多熱學(xué)知識(shí).氣體是從氣門(mén)芯充入.氣門(mén)芯相當(dāng)于單向閥，只進(jìn)不出，保證輪胎氣密性，輪胎的容積、溫度是一定的，充人適量的氣體能夠保證足夠的氣壓，既減小輪胎與地面的阻力，又緩沖顛簸.夏天溫度高，輪胎內(nèi)的氣壓會(huì)增加，在陽(yáng)光下容易爆胎.所以在夏季，單車(chē)要避免暴曬，輪胎也不能充氣過(guò)多.

你在騎單車(chē)時(shí)，并不是一直蹬，而是蹬蹬、停停，這里還有很多運(yùn)動(dòng)和壓強(qiáng)的知識(shí)，

停止蹬自行車(chē).它仍然向前，是由于單車(chē)具有慣性，

車(chē)輪還可以用來(lái)測(cè)距離：先量出車(chē)輪的周長(zhǎng)，記下單車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)車(chē)輪轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，就可以算出單車(chē)前進(jìn)的距離，

車(chē)座、腳踏板做得扁平，螺母處加一個(gè)墊圈，都是通過(guò)增大受力面積來(lái)減小壓強(qiáng)的.

快到學(xué)校了，遇到的同學(xué)越來(lái)越多.你打鈴表示問(wèn)候，車(chē)鈴發(fā)聲是由振動(dòng)產(chǎn)生的，應(yīng)用了聲學(xué)原理.有時(shí)車(chē)身上的螺絲松動(dòng)也會(huì)振動(dòng)發(fā)聲，根據(jù)聲音你能很快找出松動(dòng)的螺絲.

終于到校了，我們騎單車(chē)學(xué)物理也將告一段落.其實(shí)，單車(chē)中的物理知識(shí)還有很多，同學(xué)們自己查一查資料.找一找吧.endprint