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zuijianwudi木蟲(chóng) (正式寫(xiě)手)
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[交流]
求教自行車運(yùn)動(dòng)原理
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騎獨(dú)輪車從靜止到加速到V1勻速運(yùn)動(dòng)，然后再加速到V2，再勻速運(yùn)動(dòng)。 分析這個(gè)過(guò)程中輪子受力變化情況 |
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1, 滾動(dòng)摩擦很小，但是不為零。原因是橡膠彈性變形并非完全彈性的，變形過(guò)程中介質(zhì)內(nèi)部有能量損耗，彈性恢復(fù)的時(shí)候變形量雖然完全恢復(fù)，但是恢復(fù)力略有虧損。此外地面的變形也可能有非彈性變形，也會(huì)損失能力。想象一下橡皮泥做的輪子無(wú)法有效滾動(dòng)，或者在泥地，沙地內(nèi)的滾動(dòng)，都是損耗很大的。損耗小極端情況是類似火車的輪子和軌道，雙方都很強(qiáng)，變形量小，彈性大，損失小。 2，這里不涉及向心力問(wèn)題。把車架空，輪子也能轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)吧？向心力離心力這些詞別亂用。下面不嚴(yán)格地用這兩個(gè)詞。離心力會(huì)導(dǎo)致輻條和輪圈向外甩，也就是輻條有變長(zhǎng)的趨勢(shì)，但是畢竟是鋼材，離心力和其他靜力相比是很小的，引起的變形也是很小的。一個(gè)圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)趨向于變大，那么輪周就會(huì)張緊，沿著圓周處處存在的張力大部分抵消，小部分橫向分力（周向的橫向就是徑向，指向圓心）形成向心力，以滿足圓周運(yùn)動(dòng)的受力條件。自行車的運(yùn)動(dòng)一般不考慮向心力問(wèn)題。如果輪周很弱，比如像拉面條，高速轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致輪圈變大解離；但是車輪承力的其他要求比這個(gè)要求高得多，沒(méi)人會(huì)考慮離心力是否對(duì)材料有威脅。極端條件下，比如高速離心機(jī)設(shè)計(jì)，是會(huì)考慮離心力大小和離心筒的強(qiáng)度剛度是否夠用。但是那是高速離心機(jī)啊，各種車輪都的轉(zhuǎn)速相比都是低的不予考慮的。 |
22樓2013-07-01 15:58:30
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zuijianwudi(金幣+1): 謝謝參與
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一群人把簡(jiǎn)單的問(wèn)題弄復(fù)雜 在空中 你騎個(gè)車向前試試 地面上 人的作用力就是使輪子轉(zhuǎn)動(dòng) 你旋轉(zhuǎn)扔起一個(gè)輪子 落到地面上輪子就會(huì)與轉(zhuǎn)動(dòng)相反的方向運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)就是靠輪子和地面的作用力和反作用力 轉(zhuǎn)動(dòng)有個(gè)對(duì)地面向后的推力 你推不動(dòng)地面 輪子又止不住轉(zhuǎn)動(dòng) 可以想象為 車子不動(dòng)地面在動(dòng) 作用力就明確了 |
28樓2013-07-02 12:18:17
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暈月山江 
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自行車的受力我想應(yīng)該就是所受地面摩擦力和人對(duì)齒輪用力而轉(zhuǎn)化為對(duì)輪子的牽引力！ 由于單輪車（單輪即驅(qū)動(dòng)輪），故此處只有一個(gè)地面對(duì)輪子的滾動(dòng)摩擦阻力（滾動(dòng)摩擦阻力大小始終與單輪對(duì)地面的壓力成正比）！利用牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律很簡(jiǎn)單就能分析受力：加速過(guò)程中牽引力大于摩擦力，勻速過(guò)程中牽引力等于摩擦力！ 樓主此處貌似條件不夠！但樓主的題目似乎是在問(wèn)為何自行車能夠向前勻速或加速運(yùn)動(dòng)，如果的確如此，那就需要考慮輪子的鋼絲在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的分別向兩側(cè)的力實(shí)現(xiàn)平衡，從而使得單輪車能夠向前而不向兩邊傾倒！ |
8樓2013-06-29 20:18:15
zuijianwudi
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leongoall: 金幣+10, 鼓勵(lì)認(rèn)真回帖！ 2013-07-01 02:14:18
leongoall: 金幣+10, 鼓勵(lì)認(rèn)真回帖！ 2013-07-01 02:14:18
| 還要怎么詳細(xì)？！鏈條和飛輪連結(jié)，鏈條對(duì)飛輪的作用力不通過(guò)軸心；輪子還受到車軸的支持力，地面的支持力，分布重力，合力為零，所以輪子不會(huì)向上向下向任何方向平動(dòng)，畢竟軸在那里限位著呢。但是鏈條對(duì)飛輪有凈力矩，力矩引起飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)加速度，飛輪通過(guò)輪心，輻條，傳遞力矩給整個(gè)輪子，輪子獲得轉(zhuǎn)動(dòng)加速度，轉(zhuǎn)速?gòu)?開(kāi)始增加；輪胎對(duì)地面有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，地面給輪胎摩擦力向前，輪胎把力傳給輪子，輻條，輪心，車軸，車架，駕駛員，作為整體大家都獲得向前的平動(dòng)加速度，輪子轉(zhuǎn)速逐漸增加的同時(shí)，整體也開(kāi)始向前平動(dòng)；輪胎和所有結(jié)構(gòu)在傳力過(guò)程中有彈性變形，但是變形量很小，所以平動(dòng)相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)有輕微的滯后，以提供各種彈性變形量。當(dāng)鏈條放松，驅(qū)動(dòng)力矩消失，傳力矩過(guò)程和反向傳力過(guò)程的對(duì)應(yīng)的各種彈性變形恢復(fù)，除了各種靜止平衡時(shí)就存的的力之外的其他動(dòng)力都消失，車輪按慣性轉(zhuǎn)動(dòng)和平動(dòng)，其他部件按慣性平動(dòng)，整體進(jìn)入勻速運(yùn)動(dòng)階段。 |
» 本帖已獲得的紅花（最新10朵）
17樓2013-07-01 00:38:45
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18樓2013-07-01 00:43:08
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19樓2013-07-01 00:44:38
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20樓2013-07-01 02:14:53
zuijianwudi
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送紅花一朵 |
多謝您這么詳細(xì)的解答 但我還有幾點(diǎn)不是很明確： 1、勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，從上述原理看來(lái)不存在摩擦力。但如果不考慮這些愿原理，只是心理預(yù)感的話，車輪畢竟還在地面上滾動(dòng)，為什么就不存在滾動(dòng)摩擦力了呢？ 2、如果勻速運(yùn)動(dòng)后，地面光滑，也不存在其它阻力，那么轉(zhuǎn)動(dòng)也會(huì)一直保持下去么？這個(gè)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)是有向心力的吧，這個(gè)向心力是由地面的支持力提供的么？如果是由支持力提供的，那么該向心力是不是最大就是該物體的重力？如果是，那么騎車輪胎就有一個(gè)最大向心力，也就有一個(gè)最大速度了？ |
21樓2013-07-01 08:30:47
23樓2013-07-01 17:18:13
24樓2013-07-01 17:19:27
zuijianwudi
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25樓2013-07-01 22:28:47
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26樓2013-07-02 08:17:26
29樓2014-11-20 16:57:12
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諾亞方舟19652樓
2013-06-29 12:26
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zuijianwudi(金幣+1): 謝謝參與
2013-06-29 12:36
回復(fù)
zuijianwudi(金幣+1): 謝謝參與
easonchao11樓
2013-06-30 12:28
回復(fù)
zuijianwudi(金幣+1): 謝謝參與
Argentum潘30樓
2014-11-20 18:35
回復(fù)
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[考研] 化學(xué)求調(diào)劑 +4 | 臨澤境llllll 2026-03-17 | 5/250 |
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[考研] 華東師范大學(xué)-071000生物學(xué)-293分-求調(diào)劑 +3 | 研究生何瑤明 2026-03-18 | 3/150 |
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[考研] 296求調(diào)劑 +6 | www_q 2026-03-18 | 10/500 |
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[考研] 321求調(diào)劑 +9 | 何潤(rùn)采123 2026-03-18 | 11/550 |
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[考研] 材料與化工專碩調(diào)劑 +7 | heming3743 2026-03-16 | 7/350 |
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[考研] 材料考研調(diào)劑 +3 | xwt。 2026-03-19 | 3/150 |
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[考研] 材料專碩306英一數(shù)二 +10 | z1z2z3879 2026-03-16 | 13/650 |
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