Question

自行车中的物理学论文

Answer 1

首先，是自行车上的摩擦力。自行车前轮受向后的滚动摩擦力，后轮受向前的静摩擦力。摩擦力分为动摩擦力和静摩擦力，动摩擦力又分为滚动摩擦力和滑动摩擦力。这里车运动时的摩擦实际上是轮胎与地面的摩擦。根据静摩擦力定义：静摩擦力是相对运动即将开始瞬间的摩擦力，可得车匀速运动时，后轮胎和地面之间没有相对运动（有相对运动轮胎就打滑了），所以是静摩擦力。又根据摩擦力的定义：摩擦力是阻碍物体运动或者相对运动的，所以车运动方向向前，而且前轮没有受牵引力，可以整个车子的运动看做一体。所以摩擦力向后，阻碍运动。而后轮受到脚转动链条的牵引力的作用，车轮向后转动，所以摩擦力向前。也可以根据二力平衡分析，因为后轮胎受到一个向前的牵引力，而且又是做匀速直线运动，即处于平衡状态，受到的合力为零，所以车受到向前的牵引力的同时，也受到一个等大，反向（向后），共线的力，这个力就是摩擦力。
车匀速运动时，后轮和地面接触的那一点没有相对运动。这是车轮的转动与平动两种分运动合成的问题：车轮的车轴有一个与车的整体相同的平动的速度v，车轮上的其他各点因与车轴是一体的，所以也都参与这一平动，但是，除此之外，那些点还有另一种运动——绕车轴的转动，这两种运动要合在一起才是那些点的真实运动。各点的相对于车轴因转动而具有的速度的大小方向各不相同：那些越靠近车轴的点速率（即速度的大小）越小，越边缘的越大；各点的速度方向都垂直于该点到车轴中心的连线；车轮上部各点的速度在水平方向的分量与整车的平动速度v同向，而下部则反向。正常行驶时，车轮最下端的那一点有随车轴的平动速度v，同时又有相对于车轴的因转动而具有的-v，合起来正好是0（作为对比，想想车轮最上端的那一点，它有随车轴的平动速度v，同时又有相对于车轴的v，合起来是2v——那一点的速度比整车快一倍！）。我们能看到路面上清晰的车轮印，就因为车轮最下端与地面接触的瞬间相对于地面的速度为0，否则就像紧急刹车时，车轮在地面拖过，痕迹是一条带状，不会再有清晰的轮胎花纹。之所以接触的那一点会运动起来，是因为那一点是车轮的一部分，它要受到车轮其他部分对它的约束力。车轮在链条的作用下转动起来，也就带着那一点运动了！
自行车匀速运动时受到平衡力，此时脚踩动踏板的力等于车子本身的摩擦和轮胎与地面的摩擦。
自行车转动车把，自行车车身也转动，车身与车把无论怎么转动，最后都是在一条直线上。这一问题涉及到二力平衡等。
另外，自行车上还有很多涉及到摩擦力的地方：车把，踏板，轮胎等等都有牵涉到静摩擦力。
还有就是车把实际上是一个等臂杠杆，踏板踩动的那个轮轴也是一个杠杆（支点在轮轴中心）。
以上就是自行车上比较常见的物理现象，抱歉我语言有点罗嗦，你自己再组织一下吧。