¿Cómo escribir un resumen de los conocimientos de física involucrados en las bicicletas?
¿Y dónde se puede esconder la física? De hecho, son sólo tres palabras, vida. Mientras seamos buenos observando, descubriendo y pensando, la respuesta puede aparecer en nuestro pensamiento. Por ejemplo, las bicicletas que conocemos, haga sol o llueva. Montamos este querido caballo de camino a y desde la escuela. Como buenos amigos nuestros, lo amamos y lo apreciamos. Las bicicletas también son increíbles. De su estructura y usos podemos encontrar mucho conocimiento relacionado con la física. Las bicicletas son medios de transporte habituales en nuestra vida diaria, como bicicletas pesadas comunes, bicicletas ligeras, bicicletas de montaña, cochecitos, coches de carreras, bicicletas eléctricas, etc. Tiene una estructura simple, es conveniente y práctico e implica muchos conocimientos físicos, incluidos conocimientos mecánicos, térmicos y ópticos, como palancas, ejes, fricción, presión y conversión de energía. Analicémoslo en detalle a continuación.
1. Fricción
(1) Los neumáticos, manillares, pedales y pastillas de freno de bicicleta están grabados con patrones para aumentar la rugosidad de la superficie de contacto y aumentar la fricción.
(2) El eje debe lubricarse con frecuencia para reducir la rugosidad de la superficie de contacto y reducir la fricción.
(3) Cada eje está equipado con bolas para cambiar la fricción de deslizamiento a fricción de rodadura, reduciendo la fricción y facilitando la rotación.
(4) Al frenar, es necesario sujetar firmemente la manija del freno para aumentar la presión entre las pastillas de freno y la llanta, aumentando así la fricción.
(5) Al pedalear una bicicleta con fuerza, la fricción en la rueda trasera es hacia adelante, que es la fuerza impulsora para que la bicicleta avance. La fricción en la rueda delantera es hacia atrás, que es la resistencia. a la bicicleta avanzando. Cuando la bicicleta avanza por inercia, la fricción entre las ruedas delanteras y traseras es hacia atrás, que es la resistencia a que la bicicleta avance.
(1) Fricción durante el arranque y la conducción
Cuando la bicicleta arranca o corre, impulsada por la cadena, la rueda trasera gira en sentido antihorario, y el contacto entre el neumático y el suelo tiende Se mueve hacia atrás con respecto al suelo, por lo que la fricción hacia adelante actúa sobre la rueda trasera. Esta es la fuerza impulsora para que la bicicleta avance. Bajo la acción de esta fuerza, toda la bicicleta tiende a moverse hacia adelante y el neumático delantero de la bicicleta tiende a moverse hacia adelante en el punto de contacto con el suelo, por lo que el suelo produce fricción hacia atrás contra la rueda delantera. Bajo la acción de esta fricción, la rueda delantera y la rueda trasera giran en la misma dirección y la bicicleta avanza. Por lo tanto, la gente también llama a las ruedas traseras ruedas motrices y a las ruedas delanteras ruedas motrices. Cuando llueve o nieva, la fricción con el suelo se hace menor y la bicicleta es propensa a caerse, lo que comúnmente se conoce como resbalamiento. Es por eso. La banda de rodadura desigual de los neumáticos de las bicicletas tiene como objetivo aumentar la fricción.
(2) Fricción durante la frenada
La fricción no sólo está relacionada con el arranque de la bicicleta, sino que también es muy importante con la frenada de la bicicleta. Si el rendimiento de frenado no es bueno, no se puede garantizar la seguridad del ciclista. Cuando una persona aprieta la palanca del freno, el cable del freno empuja la pastilla de freno cerca del neumático, creando una fricción que ralentiza la bicicleta y finalmente la detiene. La cantidad de fricción depende de la cantidad de presión y de la rugosidad de la superficie de contacto. Al conducir la misma bicicleta a una velocidad constante, cuanto mayor es la fuerza de frenado y la fricción, más rápido frena la bicicleta esto significa que a mayor presión, mayor será la fricción; A la misma velocidad, la fuerza sobre la palanca del freno de una bicicleta nueva es aproximadamente la misma que la de una bicicleta vieja. La bicicleta nueva frena más rápido porque las pastillas de freno y los neumáticos de la bicicleta vieja son suaves y tienen muy poca fricción.
2. Presión.
(1) En circunstancias normales, el área del suelo de un neumático de bicicleta completamente inflado es aproximadamente S = 2×10cm×5cm = 100×2cm. Cuando un adulto común anda en bicicleta, la presión que la bicicleta ejerce sobre el suelo es aproximadamente F = (500 N 150 N) = (La carga está grabada en los neumáticos de la bicicleta. Si el vehículo es demasiado pesado, los neumáticos estallarán debido a presión excesiva.)
(2) Se debe agregar una arandela a la tuerca del eje para aumentar el área de tensión y reducir la presión.
(3) Los pedales de la bicicleta se hacen planos para aumentar el área de carga de fuerza y reducir la presión sobre los pies.
(4) La cámara de aire de la bicicleta debe estar completamente inflada.
Cuando el volumen y la temperatura del gas permanecen sin cambios, cuanto mayor es la masa del gas, mayor es la presión.
(5) El asiento de la bicicleta debe estar plano para aumentar el área de carga y reducir su presión sobre la carrocería del vehículo. El cojín del asiento tiene forma de silla de montar, lo que puede aumentar el área de contacto entre el cojín del asiento y el cuerpo humano para reducir la presión sobre las nalgas y hacer que sea menos probable que las personas se sientan cansadas al andar en bicicleta.
3. Palanca
(1) El freno de mano de la bicicleta es una palanca que ahorra mano de obra, al igual que el portaobjetos en el asiento trasero. El pedal y el engranaje del pedalier forman un eje que ahorra mano de obra, y la rueda trasera y el piñón de la rueda trasera forman un eje que ahorra mano de obra. El manillar y la horquilla delantera también forman un eje que ahorra trabajo.
4. Inercia
(1) Cuando una persona anda en bicicleta hacia adelante, la bicicleta aún avanza después de dejar de pedalear porque tiene inercia.
(2) Cuando una persona anda en bicicleta hacia adelante, en caso de una emergencia, generalmente es necesario apretar primero el freno delantero, luego apretar el freno delantero, o apretar los frenos delantero y trasero juntos para Evita que la persona vuele hacia adelante.
(3) ¿Por qué la rueda trasera salta cuando la rueda delantera se detiene repentinamente en una bicicleta que se mueve rápidamente? Esto se debe a que las ruedas delanteras dejan de moverse repentinamente debido a la resistencia, pero las personas en el automóvil y las ruedas traseras no. Según la ley de inercia, la persona y la rueda trasera deben seguir avanzando, por lo que la rueda trasera saltará. Recuerde que cuando vaya cuesta abajo o conduzca a alta velocidad, no puede utilizar solo el freno delantero de la bicicleta para frenar, de lo contrario puede ocurrir un accidente por vuelco.
5. Conversión de energía.
(1) Cuando una persona anda en bicicleta cuesta abajo, la velocidad se vuelve cada vez más rápida, porque la energía potencial gravitacional de la persona y la bicicleta se convierte en energía cinética de la persona y la bicicleta al ir. cuesta abajo.
(2) Cuando las personas andan en bicicleta cuesta arriba, deben pedalear unas cuantas veces más para aumentar la velocidad y aumentar la energía cinética de la persona y la bicicleta, de modo que la energía cinética se pueda convertir en gravitacional. energía potencial cuando van cuesta arriba, lo que les permite subir más alto.
(3) Hay un resorte que cuelga del soporte para bicicletas. Cuando rebota, la energía potencial elástica del resorte se convierte en energía cinética y el soporte para bicicletas rebota automáticamente.
(4) Cuando una bicicleta circula por una carretera irregular, el resorte comprimido cuando la bicicleta se sienta genera fuerza elástica. La energía potencial elástica del resorte se convierte en energía cinética y el resorte desempeña un papel. papel en la absorción de impactos.
Sistema de amortiguadores
La bicicleta está equipada con amortiguadores. La bicicleta * * * tiene tratamientos de absorción de impactos en cinco lugares: el trípode, el sillín y los neumáticos delanteros y traseros. El trípode, el sillín y los neumáticos delanteros están amortiguados por resortes. Cuando la bicicleta vibra, todo el cuerpo tiene la capacidad de deformarse, prolongando el contacto con el cuerpo, reduciendo el estrés y mejorando el confort. Por ejemplo, si una persona salta desde una altura sobre concreto, le dolerán los pies. Si se coloca una colchoneta en el suelo, volverá a saltar, y aunque tenga la misma altura, la sensación no será tan fuerte. La absorción de impactos no sólo hace que el ciclista se sienta cómodo sino que también reduce el desgaste de la bicicleta.
6. Aspectos acústicos
(1) El timbre metálico de la bicicleta suena porque la tapa del timbre vibra constantemente.
(2) Cuando algunas piezas de la bicicleta están sueltas, provocarán vibraciones durante la conducción.
7. Transmisión por engranajes.
(1) La relación entre la velocidad lineal y la velocidad angular Supongamos que la velocidad lineal del borde del engranaje es V, el radio del engranaje es R y la velocidad angular de rotación del engranaje es ω, entonces. v = ωR r.
(2) Conocimiento del eje
A. El pedal y el dial en el eje central: forman un eje que ahorra mano de obra (el radio del pedal es mayor que el radio del dial).
b. Manillar de bicicleta y eje de la horquilla delantera: forman un eje que ahorra mano de obra (el radio de rotación del manillar es mayor que el radio del eje de la horquilla delantera).
c.El eje trasero y el engranaje de la rueda trasera: forman un eje laborioso (el radio del engranaje es menor que el radio de la rueda trasera).
8. Estabilidad
(1) La razón por la que la bicicleta no se vuelca durante la conducción se debe principalmente a la aplicación de principios físicos. Como todos sabemos, cualquier objeto que gire a alta velocidad mantendrá la misma dirección de rotación y el objeto no caerá. Esto es lo mismo que una peonza. Cuando andamos en bicicleta, le damos una fuerza hacia adelante y, al girar el manillar para mantener las ruedas en equilibrio, la bicicleta puede avanzar. Una vez que te detienes, pierdes el equilibrio y la bicicleta se cae.
2. Conocimiento térmico
(1) En verano, el gas del neumático de la bicicleta no se puede llenar demasiado para evitar que el neumático de la bicicleta explote, porque para una determinada masa y volumen. del gas, la temperatura Cuanto más alta es, mayor es la presión. Cuando la presión alcanza un cierto nivel, si excede la capacidad de carga del neumático, el neumático explotará.
(2) Cuando se infla un neumático de bicicleta con una bomba, la pared de la bomba se calentará en poco tiempo, porque el pistón de la bomba sí trabaja comprimiendo el gas y la energía interna del gas aumenta y la energía interna del gas se puede transferir a la pared del cilindro, lo que hace que la temperatura de la pared del cilindro aumente. Al mismo tiempo, el proceso de bombeo es también un proceso de superar la fricción entre el pistón y la pared del cilindro, lo que también aumenta la energía interna y la temperatura de la pared del cilindro.
3. Conocimiento óptico
(1)) En la vida diaria, hay espejos instalados en la parte trasera de las bicicletas. Está inteligentemente diseñado. El componente consta de tres espejos planos mutuamente perpendiculares que forman un ángulo recto tridimensional y su superficie interior sirve como superficie reflectante. Esto se llama reflector de esquina. Cuando la luz incide en la luz trasera desde cualquier ángulo, puede "invertir" la luz de modo que cuando la luz incida en el reflector, sea fácilmente visible para las personas que están detrás. Por la noche, cuando la luz del automóvil brilla sobre la luz trasera de la bicicleta que está delante, sin importar la dirección del incidente, la luz reflejada puede reflejarse en el automóvil y su intensidad es mucho mayor que la luz difusa general, como una luz roja brillante. , suficiente para que el conductor del coche sea observado.
(2) La cubierta metálica del timbre de la bicicleta es un espejo convexo que puede formar una imagen vertical y reducida.
Cuarto, aspectos eléctricos
(1) Algunas bicicletas están equipadas con pequeños dispositivos generadores de energía que utilizan la fricción para girar, al igual que los generadores de manivela que vimos en el laboratorio. La energía eléctrica generada alimenta los faros para que funcionen y desempeña una determinada función de iluminación.
Verbo (abreviatura de verbo) conocimiento aplicación del trabajo y energía mecánica
(1) Según el principio del trabajo, se requiere distancia para ahorrar esfuerzo. Es por eso que la gente suele tomar una ruta en forma de "S" cuando va cuesta arriba. (Equivale a aumentar la longitud de la pendiente, lo que ahorra esfuerzo y facilita la subida)
(2) Conversión mutua de energía cinética y energía potencial gravitacional.
Sexto, el deporte.
(1) La velocidad de la bicicleta es de aproximadamente (3-5) metros/segundo.
(2) Tomando como referencia el árbol, la bicicleta se mueve. Tomando como referencia un objeto que se mueve a la misma velocidad que la bicicleta, la bicicleta está parada.
Se puede ver en estos aspectos que muchos conocimientos de física se utilizan en una bicicleta.
Conocimientos de electricidad, mecánica, acústica, principios de trabajo, ciencias térmicas, inercia, fricción, etc. Se puede ver que el conocimiento de la física tiene un gran impacto en nuestras vidas, por lo que debemos aprender bien la física y comprender que la física no debe limitarse al aula, sino que también debe utilizarse en la vida. Ese es el verdadero propósito del aprendizaje.