單車(chē)的受力剖析單車(chē)不生活單車(chē)是我們?nèi)粘Ｉ钪蟹浅３Ｒ?jiàn)的一種交通工具。據(jù)統(tǒng)計(jì)目前中國(guó)有大概七億輛單車(chē)。騎單車(chē)是當(dāng)下戶(hù)外活動(dòng)的熱門(mén)交通形式，它丌僅有益身心健康，更彰顯了環(huán)保、自然的生活理念。簡(jiǎn)單的單車(chē)中富含許多的數(shù)學(xué)知識(shí)，如今我們將對(duì)單車(chē)做受力剖析。工作原理動(dòng)前蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)。前蝸桿推動(dòng)車(chē)鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，車(chē)鏈又推動(dòng)后蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，再由后蝸桿推動(dòng)前輪轉(zhuǎn)動(dòng)。前輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，遭到往前的磨擦力作用，促使單車(chē)前進(jìn)。丌同狀態(tài)時(shí)的受力剖析狀態(tài)一：靜止單車(chē)的前后輪都相對(duì)于地面作純滾動(dòng)，并且它們受力情況不同。前輪作為主動(dòng)輪，是整個(gè)車(chē)體的驅(qū)動(dòng)部份。其受力剖析如右圖所示：前輪前輪在車(chē)軸的部份有一個(gè)經(jīng)過(guò)傳導(dǎo)得到的來(lái)自于人的質(zhì)心M1；地面對(duì)車(chē)輪的力系是一個(gè)平面力系，可以簡(jiǎn)化為一個(gè)質(zhì)心M2，以及滾動(dòng)磨擦力FS，由于磨擦力的方向是與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反,主動(dòng)輪動(dòng)上去時(shí),輪子最下邊一點(diǎn)與地面接觸.此點(diǎn)相對(duì)于地面來(lái)說(shuō)是向后運(yùn)動(dòng)的，所以地面給前輪的滾動(dòng)磨擦力往前,這個(gè)滾動(dòng)磨擦力FS就是加快整個(gè)車(chē)往前的動(dòng)力。對(duì)后輪進(jìn)行受力剖析。如右圖所示：后輪作為從動(dòng)輪本身不會(huì)自發(fā)運(yùn)動(dòng),但前輪動(dòng)了，整個(gè)車(chē)身必然往前動(dòng)上去(包括不會(huì)自發(fā)運(yùn)動(dòng)的后輪)。
由于地面不會(huì)動(dòng),這么后輪相對(duì)地面來(lái)說(shuō)往前運(yùn)動(dòng)，所以地面給后輪的磨擦力向后。起動(dòng)（或加速）時(shí)，輪速小于時(shí)速，前輪是單車(chē)前進(jìn)的動(dòng)力來(lái)源，所以前輪是主動(dòng)輪。在接觸面，前輪相對(duì)于地面向后運(yùn)動(dòng)，所以磨擦力往前，前輪和車(chē)會(huì)做加速運(yùn)動(dòng)。后輪是從動(dòng)輪，遭到的磨擦力向后。狀態(tài)三：勻速前進(jìn)勻速時(shí)，車(chē)受力平衡。人踩的力和車(chē)輪不地面的磨擦力互相抵消。前輪不地面相對(duì)向后運(yùn)動(dòng)，所以磨擦力往前。后輪作為從動(dòng)輪，磨擦力向后。前后輪遭到的磨擦力大小相等，方向相反。狀態(tài)三：勻速爬坡爬坡過(guò)程上坡的垂直斜面方向選擇性綜具體剖析留給有興趣滴孩紙~~狀態(tài)四：上坡上坡不踩踏板當(dāng)徒步者不再踩踏板的時(shí)侯，前輪的速率大于時(shí)速。為此，前輪隨車(chē)的往前運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)輪子都弄成了“從動(dòng)輪”。在接觸面，前輪與地面相對(duì)往前運(yùn)動(dòng)，所以磨擦力方向向后。后輪一直向后。前后輪所受磨擦力均向后，故整個(gè)車(chē)體遭到的磨擦力為與運(yùn)動(dòng)方向相反的阻力。滑下過(guò)程中狀態(tài)五：制動(dòng)日常生活中，常有騎單車(chē)的人在急煞車(chē)時(shí)車(chē)體出現(xiàn)前翻、打橫、或前翻與打橫的現(xiàn)象。非常對(duì)剛學(xué)會(huì)騎單車(chē)的人在南方冬天較光滑的冰雪橋面更是難于行駛。這種現(xiàn)象是如何形成的，又該如何防止呢？我們企圖對(duì)制動(dòng)時(shí)的現(xiàn)象進(jìn)行熱學(xué)剖析，希望對(duì)我們之后開(kāi)車(chē)有所丌同制動(dòng)形式形成丌同現(xiàn)象在有磨擦的水平面上沿直線(xiàn)行駛時(shí)。
假如捏前閘，剛體較高較靠前，地面與車(chē)磨擦較大時(shí)．車(chē)較易前翻；假如捏后閘．剛體較低，地面與車(chē)磨擦較小時(shí)，車(chē)不易前翻；假如人體相對(duì)車(chē)不變位置時(shí)，捏前閘較捏后閘車(chē)更易前翻．在磨擦較小(如冰雪橋面)水平面上，且前后輪不在仍然線(xiàn)上前進(jìn)，此時(shí)制動(dòng)易出現(xiàn)車(chē)打橫．捏前閘比捏后閘更易打橫。前后車(chē)鉤速率方向的寬度(車(chē)與橋面的磨擦力作用線(xiàn)之間寬度)越犬，制動(dòng)時(shí)更易打丌同制動(dòng)形式形成丌同現(xiàn)象當(dāng)須要緊急制動(dòng)時(shí)，假若制動(dòng)前閘，身感受遭到猛烈的沖擊。若時(shí)速很快或則車(chē)較輕，單車(chē)還有可能猛甩一下。而制動(dòng)后閘則比較平穩(wěn)，振動(dòng)不大。所以通常推薦使用后閘。如把人看成一個(gè)系統(tǒng)，剖析制動(dòng)頓時(shí)的受力情況，如上圖所示。A、B兩點(diǎn)分別遭到地面支反力當(dāng)制動(dòng)前閘時(shí)，假定后輪忽然停止轉(zhuǎn)動(dòng)即形成滑動(dòng)磨擦，前輪仍轉(zhuǎn)動(dòng)，補(bǔ)充等式為：可變?yōu)楹瑓?shù)的方程：制動(dòng)前閘時(shí)，式（5）中分母有可能為零，因而趨向無(wú)窮大，所以開(kāi)車(chē)人可以覺(jué)得到猛烈的沖擊。0自行車(chē)輪的摩擦力示意圖，這意味著前輪不著地，整個(gè)系統(tǒng)以A為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，則打橫漂移，人就有可能被甩出去。從公式可以看出，倘若剎前閘時(shí)比較平穩(wěn)，應(yīng)h盡量減少自行車(chē)輪的摩擦力示意圖，l盡量減小，同時(shí)a也盡量減小。所以設(shè)計(jì)單車(chē)都是三輪寬度l較大，座墊高度h不高，且座墊緊靠前輪，這樣設(shè)計(jì)是合理的。
制動(dòng)時(shí)，剎皮不車(chē)圀間的磨擦力，會(huì)妨礙前輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。手的壓力越大，剎皮對(duì)車(chē)圀的壓力就越大，形成的磨擦力也就越大，前輪就轉(zhuǎn)動(dòng)的越慢。假如完全剎死，前輪不地面之間的磨擦由滾動(dòng)磨擦變?yōu)榛瑒?dòng)磨擦力，且方向向后，妨礙單車(chē)的運(yùn)動(dòng)，因而單車(chē)會(huì)停出來(lái)。制動(dòng)后閘當(dāng)制動(dòng)后閘時(shí)，前輪B處發(fā)生滑動(dòng)磨擦，后輪仍轉(zhuǎn)動(dòng)，補(bǔ)充等式為引入?yún)?shù)，則（3）可變?yōu)楹瑓?shù)的方程：，的分母丌可能為零，則為一有限值，所以開(kāi)車(chē)覺(jué)得比較平穩(wěn)我們?cè)缫哑饰隽俗孕袔追N基本運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的受力情況，有興趣的孩紙可對(duì)單車(chē)轉(zhuǎn)向，囿周運(yùn)動(dòng)，騰空等等較為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析。我們選定的單車(chē)是較大眾的傳統(tǒng)單車(chē)，還是在平整的道路上慢速行駛。對(duì)于道路賽，山地車(chē)等單車(chē)的剖析，會(huì)考慮車(chē)身各部件的受力情況，可能涉及硬度校核等。