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自行車(chē)車(chē)架的仿生原理
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2017-06-18
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1、摩擦方面(1)自行車(chē)
車(chē)輪
胎、車(chē)把套、腳踏板以及剎車(chē)塊處均刻有一些花紋,增大接觸面粗糙程度,增大摩擦力。(2)車(chē)軸處經(jīng)常上一些潤(rùn)滑油,以減小接觸面粗糙程度,來(lái)減小摩擦力。(3)所有車(chē)軸處均有滾珠,變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦,來(lái)減小摩擦,轉(zhuǎn)動(dòng)方便。(4)剎車(chē)時(shí),需要纂緊剎車(chē)把,以增大剎車(chē)塊與車(chē)圈之間的壓力,從而增大摩擦力,(5)緊蹬自行車(chē)前進(jìn)時(shí),后輪受到的摩擦力方向向前,是自行車(chē)前進(jìn)的動(dòng)力,前輪受到的摩擦力方向向后,是自行車(chē)前進(jìn)的阻力;自行車(chē)靠慣性前進(jìn)時(shí),前后輪受到的摩擦力方向均向后,這兩個(gè)力均是自行車(chē)前進(jìn)的阻力。2、壓強(qiáng)方面(1)一般情況下,充足氣的自行車(chē)輪胎著地面積大約為S=2×10Cm×5cm=100×cm2,當(dāng)一普通的成年人騎自行車(chē)前進(jìn)時(shí),自行車(chē)對(duì)地面的壓力大約為F=(500N+150N)=650N,可以計(jì)算出自行車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng)為6。5×104Pa。(2)在車(chē)軸擰螺母處要加一個(gè)墊圈,來(lái)增大受力面積,以減小壓強(qiáng)。(3)自行車(chē)的腳踏板做得扁而平,來(lái)增大受力面積,以減小它對(duì)腳的壓強(qiáng),(4)自行車(chē)的內(nèi)胎要充夠足量的氣體,在氣體的體積、溫度一定時(shí),氣體的質(zhì)量越大,壓強(qiáng)越大。(5)自行車(chē)的車(chē)座做得扁而平,來(lái)增大受力面積,以減小它對(duì)身體的壓強(qiáng)。3、輪軸方面(1)自行車(chē)的車(chē)把相當(dāng)于一個(gè)輪軸,車(chē)把相當(dāng)于輪,前軸為軸,是一個(gè)省力杠桿,如圖3所示。(2)自行車(chē)的腳踏板與中軸也相當(dāng)于一個(gè)輪軸,實(shí)質(zhì)為一個(gè)省力杠桿。(3)自行車(chē)的飛輪也相當(dāng)于一個(gè)省力的輪軸。4、杠桿方面自行車(chē)的剎車(chē)把相當(dāng)于一個(gè)省力杠桿。5、慣性方面(1)當(dāng)人騎自行車(chē)前進(jìn)時(shí),停止蹬自行車(chē)后,自行車(chē)仍然向前走,是由于它有慣性。(2)當(dāng)人騎自行車(chē)前進(jìn)時(shí),若遇到緊急情況,一般情況下要先捏緊后剎車(chē),然后再捏緊前剎車(chē),或者前后一起捏緊,這樣做是為了防止人由于慣性而向前飛出去。6、能量轉(zhuǎn)化方面(1)當(dāng)人騎自行車(chē)下坡時(shí),速度越來(lái)越快,是由于下坡時(shí)人和自行車(chē)的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為人和自行車(chē)的動(dòng)能。(2)當(dāng)人騎自行車(chē)上坡之前要緊蹬幾下,目的是增大速度,來(lái)增大人和自行車(chē)的動(dòng)能,這樣上坡時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能,能上得更高一些。(3)自行車(chē)的車(chē)梯上掛有一個(gè)彈簧,在它彈起時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,車(chē)梯自動(dòng)彈起。7、聲學(xué)方面自行車(chē)的金屬車(chē)鈐發(fā)聲是由于鈴蓋在不停的振動(dòng),而汽笛發(fā)聲是由于汽笛內(nèi)的氣體不斷的振動(dòng)而引起的。8、齒輪傳動(dòng)方面線速度和角速度的關(guān)系,如圖5所示,設(shè)齒輪邊緣的線速度為v ,齒輪的半徑為R,齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,則有v = ωR。二、熱學(xué)知識(shí)在夏天自行車(chē)輪胎內(nèi)的氣體不能充得太足,是為了防止自行車(chē)爆胎,因?yàn)閷?duì)于質(zhì)量、體積一定的氣體,當(dāng)溫度越高,壓強(qiáng)越大,當(dāng)壓強(qiáng)達(dá)到一定程度時(shí),若超過(guò)了輪胎的承受能力,就會(huì)發(fā)生爆胎的情況。三、光學(xué)知識(shí)在日常生活中,自行車(chē)的后面都裝有一個(gè)反光鏡,它的設(shè)計(jì)很巧妙,組它是由三個(gè)相互垂直的平面鏡組成一個(gè)立體直角,用其內(nèi)表面作為反射面,這叫角反射器。當(dāng)有光線從任意角度射向尾燈時(shí),它都能把光“反向射回”,當(dāng)光線射向反光鏡時(shí),會(huì)使后面的人很容易看到。在夜間,當(dāng)汽車(chē)燈光照到它前方的自行車(chē)尾燈上,無(wú)論入射方向如何,反射光都能反射到汽車(chē)上,其光強(qiáng)遠(yuǎn)大于一般的漫反射光,就如發(fā)光的紅燈,足以讓汽車(chē)的司機(jī)觀察到。四、電學(xué)方面在有些自行車(chē)上裝有小型的發(fā)電裝置,它利用摩擦轉(zhuǎn)動(dòng),就像我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中看到的手搖發(fā)電機(jī)一樣,發(fā)出的電能供給車(chē)燈工作,起到一定的照明作用。
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