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关于自行车原理的问题

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关于自行车原理的问题

自行车能稳稳的处在行驶中,而在静止时却不能为什么?

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    2007-06-07 15:24:50
  • “自行车的物质惯性”和“骑车人的思维惯性”

    辛lang行

    2007-06-07 15:24:50

  • 2007-06-05 22:36:51
  • 言简意赅好了。ANSWER1:人在学会起自行车后,就会形成条件反射,骑车时,人体察觉到不平衡就会产生神经冲动,大脑接到后,做出反应,调节的不仅仅是肌肉,还有人的内脏位置(细微),主要是人的体液,由于体液分布广,可能察觉不到。高速时易调节,是因为高速时达到了一个相对平衡,而低速时(刚骑时),平衡还未稳定。你可以试一试,从高速减到低速(平缓),还是容易骑。   仔细观察行车路线,并不是直线,而是曲线,这就是说行车是有无数的微元改变,静止时,一旦打破平衡,人体平衡的微调系统就难以起作用,或者倒向另一方。
     ANSWER2:由公式:"A=MVV/R "可知,速度越大,转弯半径越大,这就是为什么速度小易拐弯,速度大不易拐弯。

    autoz

    2007-06-05 22:36:51

  • 2007-06-03 18:15:23
  •   自行车在停着的时候,必须得用支架才能立住,为什么让它运动起来却反而稳定了呢?
    大家都知道,在没有外物干扰的情况下,速度越大越安全,这又是为什么?
    --------------------------------------------------------------------------------
     自行车基本上是两点着地,骑动时可以不倒下是因为两轮滚动时产生水平方向的角动量;当车子几乎静止时角动量消失了,质心要通过底座(人和车体在地面的投影)的机会非常少,不可避免就要倒下,此时若转动手把就会产生垂直方向的角动量,使车子保持平衡,这点和飞盘转动时可以保持平稳飞行有异曲同工之妙,但因为转动不是很完整,方向又一再改变,所以一般不能撑很久.
    变速原理
      设前齿轮半径a、后齿轮半径b,a/b的比值愈大,可以愈省力,但省力一定较费时,所以车骑得不快,一般在起动时会把a/b调小一点,比较容易克服最大静摩擦力,之后再把比值变大.一辆十段变速的自行车有两个不同半径的前轮,后面有五个,以共有十种组合.
    --------------------------------------------------------------------------------
    动平衡原理
    --------------------------------------------------------------------------------
    平衡 刚学车的人就掌握不好平衡 就易摔倒
    --------------------------------------------------------------------------------
    自行车只有两个轮子着地, 着地点只有两个点, 重心很难集中在这两个点的之间的线段上
    即使可以,外界轻微的地面震动就可以打破这种平衡, 所以自行车静止时要打上支架, 确保重心落在三个着地点构成的面内。
       自行车在运动状态下, 会受到几种干扰 1。车上的人的运动, 会造成对自行车有一种向各个方向的干扰力 2。地面的前进阻力 3。路面上不可能是完全平的,各种地面的细小物体都会对自行车产生向各个方向的力 4。运动着的自行车,重心不可能完全在两个着地点之间的线段上,所以还有一个各地面倾倒的重力 运动着的自行车如果拥有一定快的速度, 就会保持一定的直线运动惯性(除非地面实在太不平)。
      那么外界对自行车的各种干扰力, 对自行车惯性速度和运动方向的改变, 就会变得细小和缓慢许多, 由于直线运动的惯性速度和方向的改变缓慢了, 那么车手就有充足的时间作为反应,来轻微地调整车头方向, 行动速度, 坐姿, 产生一种保持原有速度和方向的加速度, 所以感觉上是, 自行车速度快到一定程度, 反而车手不容易倒, 太慢了反而容易倒。
      

    Bradbu

    2007-06-03 18:15:23

  • 2007-06-03 12:00:13
  •    我觉得丁丁的回答很到位,不过我认为人的作用力是在破坏陀螺效应,而高手是小脑发达知错能改而已.啊联的回答也是篇好文章!

    海琛

    2007-06-03 12:00:13

  • 2007-06-02 20:27:14
  •   自行车的车架、轮胎、脚踏、刹车、链条等25个部件中,其基本部件缺一不可。其中,车架是自行车的骨架,它所承受的人和货物的重量最大。按照各部件的工作特点,大致可将其分为导向系统、驱动系统、制动系统: 
    1、导向系统:由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成。
      乘骑者可以通过操纵车把来改变行驶方向并保持车身平衡。 2、驱动(传动或行走)系统:由脚蹬、中轴、链轮、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部件组成。人的脚的蹬力是靠脚蹬通过曲柄,链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动的,从而使自行车不断前进。 3、制动系统:它由车闸部件组成、乘骑者可以随时操纵车闸,使行驶的自行车减速、停使、确保行车安全。
       此外,为了安全和美观,以及从实用出发,还装配了车灯,支架等部件。 下面来具体介绍一些与力学知识有关的自行车部件: 1、车架部件是构成自行车的基本结构体,也是自行车的骨架和主体,其他部件也都是直接或间接安装在车架上的。 车架部件的结构形式有很多,但总体可以分为两大类:即男式车架和女式车架。
       车架一般采用普通碳素铜管经过焊接、组合而成。为了减轻管重量,提高强度,较高档的自行车采用低合金钢管制造。为了减少快速行驶的阻力,有的自行车还采用流线型的钢管。 由于自行车是依靠人体自身的驱动力和骑车技能而行驶的,车架便成为承受自行车在行驶中所产生的冲击载荷以及能否舒适、安全地运载人体的重要结构体,车架部件制造精度的优劣,将直接影响乘骑的安全、平稳、和轻快。
      一般辐条是等径的,为了减轻重力,也有制成两端大、中间小的变径辐条,还有为了减少空气阻力将辐条制成扁流线型 2、外胎:分软边胎和硬边胎两种。软边胎断面较宽,能全部裹住内胎,着地面积比较大,能适宜多种道路行驶。硬边胎自重轻,着地面积小适宜在平坦的道路上行驶,具有阻力小,行驶轻快等优点。
       外胎上的花纹是为了增加与地面的摩擦力。山地自行车的外胎宽度特别宽,花纹较深也是适应越野山地用。 3、脚蹬部件:脚蹬部件装配在中轴部件的左右曲柄上,是一个将平动力转化为转动力的装置,自行车骑行时,脚踏力首先传递给脚蹬部件,,然后由脚蹬轴转动曲柄,中轴,链条飞轮,使后轮转动,从而使自行车前进。
      因此脚蹬部件的结构和规格是否合适,将直接影响骑车人的放脚位置是否合适,自行车的驱动能否顺利进行。 脚踏:可分为整体式脚踏和组合式脚踏。无论什么款式的脚踏都必须有脚踏面,必须安全可靠,具有一定的防滑性能,可以选用橡胶、塑料或金属材料制造。脚踏必须转动灵活。
       4、前叉部件:前叉部件在自行车结构中处于前方部位,它的上端与车把部件相连,车架部件与前管配合,下端与前轴部件配合,组成自行车的导向系统。 转动车把和前叉,可以使前轮改变方向,起到了自行车的导向作用。此外,还可以起到控制自行车行驶的作用。
       前叉部件的受力情况属悬臂梁性质,故前叉部件必须具有足够的强度等性质。 5、链条:链条又称车链、滚子链,安装在连轮和飞轮上。其作用是将脚踏力由曲柄、链轮传递到飞轮和后轮上,带动自行车前进。 链轮:用高强度钢材制成,保证其达到需要的拉力。
       6、飞轮:飞轮以内螺纹旋拧固定在后轴的右端,与链轮保持同一平面,并通过链条与链轮相连接,构成自行车的驱动系统。从结构上可分为单级飞轮和多级飞轮两大类。 单级飞轮又称为单链轮片飞轮,主要由外套、平挡和芯子、千斤、千斤簧、垫圈、丝挡几钢球等零件组成。
       其单级飞轮工作原理:当向前踏动脚踏是,链条带动飞轮向前转动,这时飞轮内齿和千斤相含,飞轮的转动力通过千斤传到芯子,芯子带动后轴和后轮转动,自行车就前进了。 当停止踏动脚踏板时,链条和外套都不旋转,但后轮在惯性作用下仍然带动芯子和千斤向前转动,这时飞轮内齿产生相对滑动,由此将芯子压缩到芯子的槽口内,千斤又压缩了千斤簧。
      当千斤齿顶滑到飞轮内齿顶端时,千斤簧被压缩得最多,再稍微向前滑一点,千斤被千斤簧弹到齿根上,发出“嗒嗒”的声响。芯子转动加快,千斤也很快在各个飞轮内齿上滑动,发出“嗒嗒”的声音。当反向踏动脚踏时,外套反向转动,会加速千斤的滑动,使“嗒嗒”声响得更急促。
      多级飞轮是自行车变速装置中的一个重要部件。 多级飞轮是在单级飞轮的基础上,增加几片飞轮片,与中轴上的链轮结合,组成各种不同的传递比,从而改变了自行车的速度。 。

    ~搁浅.︷﹖

    2007-06-02 20:27:14

  • 2007-05-31 22:30:39
  • “向心力”在运动和静止的时候是一样的,区别就在于“陀螺原理”,即角动量守恒。
    物体的角动量等于它对中心的位移乘以它的动量,这里是“乘”是向量外积。可以用右手定则判定,四指从位移方向指向动量方向,拇指的方向就是角动量方向。
    对于车轮,右手四指沿着轮转动方向弯曲,拇指的方向就是车轮的角动量方向(向左)。同样的方法,我们再看自行车沿一侧翻倒时的角动量:以向左翻倒为例,以地面为转动的中心,用上述方法,角动量向后。这两个角动量合成的结果就是向左后这个结果就相当于车向左转了一点,以保持角动量的合理性,反之亦然,所以自行车在倾斜时就能通过转向避免翻倒。其实你可以滚硬币试一试,道理是一样的。

    gsy828

    2007-05-31 22:30:39

  • 2007-05-31 17:36:35
  • 丁丁的回答很全面
    但跟zhaog说的相符
    陀螺原理并不是主要的
    假设人要倾倒
    离心力才是把人扶正的一个重要力
    但子豆说的车速快了离心力大则是错误的
    如果骑车人的技术很好
    笔直的骑车他的车把基本没有多大扭动
    也就没有多大的离心力
    骑车转弯就是人通过熟练如何调节中心使车子适当的倾斜
    并由车把的转动形成一个平衡的离心相信力
    而使车子稳定同样
    就是使用适当的转动车把和调整重心
    车子越满所需要人调整重心的幅度越大
    因为车子2轮有一个轮距
    转最小的弯有个限度
    

    yezhir...

    2007-05-31 17:36:35

  • 2007-05-31 11:16:46
  • 自行车倾斜时,骑车人受到的离心力、重力和车轮与地间摩擦力可以形成平衡,从而使车辆稳定的转向,直至行驶成一个圆圈。
    所以车辆速度越快,产生的离心力越大,骑车人只需也只能在一个越小的范围内调整重心的倾斜。否则倾斜过大,摩擦力不够,人就会摔倒。

    漫步的星光

    2007-05-31 11:16:46

  • 2007-05-26 21:54:57
  • 主要是依靠运动中的向心力。骑车人用转向和身体偏移来保证前进时的自行车不会摔倒。陀螺原理是极其次要的。
    一般情况下,自行车一旦向一边倾斜,骑车人自然要将方向向倾斜一边偏转,由于偏转方向所产生的向心力与自行车失去平衡的力相低消,达到新的平衡。如果校正方向,骑车人又要将身体的重心重新调整,方向也随之调整,熟能生巧。
    静止的自行车偏转或摆动前轮时不会产生向心力,因此,只用身体的重心找平衡是非常困难的。

    zhaog

    2007-05-26 21:54:57

  • 2007-05-26 09:26:24
  • 不得不说一句 : 好文章,学习了
    -------------------------------------------------------------
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    hicii

    2007-05-26 09:26:24

  • 2007-05-26 09:03:33
  •   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心摔倒(但要担心前面呼啸而来的汽车)。物理学家拿出一个陀螺,放在地上转一下,并开始用鞭子使劲抽打它,随着陀螺越转越快,陀螺也像不倒翁一样,虽然只有一个尖着地,却左右摇摆而不肯倒下。
      这就是陀螺效应: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,显然自行车轮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也许起到不可忽略的效果,但是,如果自行车单单凭借陀螺效应保持稳定,那么,初学者也应该在高速骑车时不会倒下。但是,2个陀螺似乎并不足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。
       自行车的平衡首先来自于骑车人腰部的肌肉。熟练的骑车人,其身体形成自动的条件反射,当自行车稍微倾斜倒下时,人的身体会感受到,腰部肌肉会自动动作,把身体拉向另一侧,形成的反向力矩促使车身抬起。我们学习骑自行车,也就是训练身体的肌肉完成这种条件反射,而一旦学会,这个控制回路就保持在小脑中,随时可以启用,许多年也不会忘记。
       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。我们可以观察到,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。由于前轮是固定在车把的前叉上,因此又叫前叉后倾。前叉后倾,使车辆转弯时产生的离心力其所形成的力矩方向,与车轮偏转方向相反,迫使车轮偏转后自动恢复到原来的中间位置上。
      这样,车子就有了自动回正的稳定性。车速越快,所造成的恢复力矩越大,骑车人就越感到稳定。这就是高速骑车时,会感觉车子比刚刚起步的时候稳定的原因。 一般而言,车子前叉越后倾,车子越稳定,但转动车把越费劲;而后倾角度小,转把较容易,但车子的稳定性不够。
      但如果自行车完全没有前叉后倾,那么,骑自行车会是一件很痛苦的事情。 自行车其实是相当复杂的力学体系,而汽车的前轮定位更加复杂。有主销内倾、主销后倾、前轮外倾和前轮前束,这保证开车的时候车子尽可能稳定,但又减少轮胎的磨损。 。

    呵呵9Wso

    2007-05-26 09:03:33

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