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自行车的运动原理.doc 1、100771 张斌自行车的运动原理自行车是我们生活中常用的交通工具,它的运动是靠什么来维持的呢?它为什么在运动过程中不倒呢？在实际的运动过程中,驱动轮和非驱动轮与地面的摩擦力有什么不同呢?如何运用理论力学对其进行分析呢？自行车是传动式机械，它的传动装置包括主动齿轮、被动齿轮、链条及变速器等。齿轮比与传动比关系着自行车的使用效率。后轮运转实质在于：在链条传动下的飞轮带动后轮转动，飞轮与后轮具有相同的角速度，而后轮半径远大于齿轮半径，由线速度增大，提高了车速。自行车的踏脚用到了杠杆原理。以飞轮的轮轴为支点，用较长的铁杆来转动链条上的飞轮，可以省力。踏脚飞轮上用到了齿轮，以防止链条打滑。自行车上的链条与车子的后轮之间也采纳了齿轮传动。并且应用了比踏脚飞轮更小的齿轮，可以 2、节约踏脚所用的力，同时，还提高了自行车后车轮运转时的速度。自行车的刹车系统也用到了杠杆原理。以车把上的刹车柄的转折关节为支点，起到了省力的作用。自行车只有 2 个轮子，却为什么可以保持平衡呢？甚至，高手在骑车的时候，可以双手离开车把，任由车子向前走而不担忧摔倒。这是陀螺效应的作用。所谓陀螺效应，就是旋转着的物体具有像陀螺一样的效应。陀螺有两个特点进动性和等轴性。当高速旋转的陀螺遇到外力时，它的轴的方向是不会随着外力的方向发生转变的，而是围绕着一个定点进动。大家假如玩过陀螺就会知道，陀螺在地上旋转时它的轴会不断地扭动，这就是进动。简洁来说，陀螺效应就是旋转的物体有保持其旋转方向〔旋转轴的方向〕的惯性。陀螺只有一个旋转方向，已经很稳定了。而自行车有 2 个轮子，明显自行车轮 3、子在高速旋转的时候，会使自行车更稳定。因此，骑车人撒开车把也不会倒下。 但遗憾的是，这并非一个合理的解释。 陀螺效应在保持自行车稳定中或许起到不行忽视的效果，但是，假如自行车单单凭借陀螺效应保持稳定，那么，初学者也应当在高速骑车时不会倒下。但是，2 个陀螺好像并缺乏以支撑骑车人重达几十公斤的身体的倾斜。刚学习骑车往往会摔得很惨。从另一个方面看，骑独轮车的杂技演员由于车速很低，甚至车轮完全停止转动，则基本无法依靠陀螺效应保持平衡。 但是高速骑车时，会感觉车子比刚刚起步的时候稳定，这又是为什么呢？ 自行车本身的平衡机制，来自于前叉后倾。我们可以观看到，几乎每辆自行车的车把轴，都不是与地面完全垂直，而是后倾的。由于前轮是固...