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科普知识

为什么骑轮胎气不足的自行车比较费劲

I believe everyone has had the experience that it is easier to ride a bicycle with sufficient tires, but more laborious to ride a bicycle with insufficient tires. This seems to have become a common sense. However, do you know what physical principles are in this common sense?


相信大家都有过这样的体验——在骑轮胎气足的自行车时比较省力,而在骑轮胎气不足的自行车时比较费力。这似乎已经成为人们的常识。可是,你知道这小小的常识背后蕴含着怎样的物理原理吗?


自行车是人们所钟爱的出行工具。它大致由三个系统组成:向导系统、驱动系统、制动系统。三个系统相辅相成,缺一不可。其中,支持自行车前进的便是驱动系统。驱动系统包括脚蹬、链条、后轮等部件。在骑手骑行过程中,通过对脚蹬做功带动链条与后轮转动,从而使自行车前进。



那么,究竟为什么骑轮胎气不足的自行车比较费力呢?下面我们就正式解释这个问题。


首先,我们要明确,在骑行过程中,自行车的后轮是主动轮,前轮是从动轮。 后轮相对地面有向后运动的趋势,故受到向前的静摩擦力。前轮则通过后轮带动旋转,受到滑动摩擦力。


接下来,让我们来对比轮胎气足与不足的情况。当轮胎开始滚动时,轮胎与地面的接触部分产生形变,形成转动阻力矩。当轮胎气充足时,产生形变较小,车胎与地面接触距离不长,阻力矩较小。反之,车胎内气压变小,车胎与地面的接触距离变长,阻力矩变大。所以,当人们骑轮胎气不足的自行车时,会觉得比较费力。



最后,补充一点,路面的软硬程度也会影响到骑行时的阻力矩。所以,人们会发现在柏油马路上骑车会比在沼泽地骑车更加省力。



自行车中蕴含的物理知识远远不止力矩这一项。惯性、向心力、功与能都在一辆小小的自行车中得以体现。生活离不开物理,物理也并非都枯燥乏味。拥有善于发现的眼睛,就能看见蕴藏在生活中每一个平凡的现象后的浩瀚星河。


参考资料:

[1] 周斌. 与骑自行车相关的一些物理知识[J] 高考(综合版). 2013,(12)

[2] 中科院物理所. 为什么自行车车胎没气骑得费力? - 知乎 (zhihu.com)

[3] 杜兆福. 用物理知识讨论自行车的运动[J] 科教文汇(下旬刊). 2008,(07)

[4] 图一: 百度知道 hhtps://zhidao.baidu.com/question/92077186.html

[5] 图二: 奇思妙想 www.qsmxjy.com/show-1910.html

[6] 图三: 百度知道 https://zhidao.baidu.com/question/717736257554049605.html





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