初中物理变速自行车的原理,用动力臂阻力臂解释,用动力臂阻力臂解释谢了

Question

初中物理变速自行车的原理,用动力臂阻力臂解释,
用动力臂阻力臂解释谢了

Answer 1

首先要明白几点前提.
一、脚踏板转一圈,前齿轮就转一圈,前齿轮通过链条带动后齿轮,后齿轮转一圈,后车轮转一圈,自行车运动,前轮被推着运动.
二、自行车走过同一段距离（即后车轮转同样圈数）所需要功大小是一样的.
三、曲柄一样长,则脚踏一圈这个圆运动的周长一致,则无论怎样的组合,力臂一样长.
四、两个前后齿轮线速度相同,角速度不同.
那么根据两种典型齿轮大小组合来分析.
一、当前齿轮小后齿轮大时,假设前齿轮转2圈,后齿轮转1圈,即脚踏2圈,后车轮转1圈.假设后车轮转1圈所需功为1K,那么这里脚踏1圈做功为0.5K.
二、当前齿轮大后齿轮小时,同理,脚踏1圈,后车轮转2圈,则这里脚踏1圈做功为2K.
又因为力臂相同,则踏一圈做功大的需要的力大.所以：
一、前小后大的组合踏1圈省力,但令后轮运动1圈却要踏2 次,则这种组合适合上坡.
二、前大后小的组合踏1圈费力,但令后轮运动1圈只需踏半次,则这种组合适合下坡.又因为下坡时人体重力的分力向下,分担了大部分后轮转1圈所需要的功,则再之人力做功自行车就能轻易在短时间获得高速度,如果舍不得轻易获得的高速度而不愿意刹车的话（应该用轻点刹,不能大力按住刹车,否则车轮滑动摩擦,将使车漂移失控）这是非常危险的.下坡千万小心.
另外,如果前后齿轮都是大大或小小的组合的话,那么脚踏一圈车轮基本就转一圈,何来变速呢.这也就是为什么厂家将前齿轮的大齿片平行对应于后齿轮的小齿片的原因啦.