自行车在运动中如何避免翻车.pdfVIP

第21卷第5期 高等函授学报(自然科学版) V01．21NO．5 2007年lO月 Journalof Education(NaturaISciences) October2007 HigherCorrespondence 文章编号：1006—7353(2007)05—0036(13)一02 自行车在运动中如何避免“翻车’’。 王 楠1，黄致新1，王 娟2 (1．华中师范大学物理科学与技术学院，武汉430079 2．天津耀华滨海学校，天津 300000) 摘 要：本文利用理论力学方法分析了自行车在水平方向匀速运动、在水平方向加速前进、 在水平地面上刹车和下坡情况下刹车的动力学问题，讨论了在各种情况下如何避免翻车事件的 发生． 关键词：自行车；力矩；翻车 中图分类号：0313．2 文献标识码：A 自行车是我们在生活中很常见的交通工具， F胁+FⅣ，一只=0 (1) 你在骑自行车的过程中是否发生过轮胎离地的翻 其中，F脯和FⅣ，分别表示地面对自行车后轮 车事件呢?怎样才能避免翻车呢?本文将运用物理 胎和前轮胎的支持力。R—mg，m是自行车和骑 学的有关知识对自行车运动过程进行研究。 车人的质量。 我们以自行车后轮 为了求出F腑和FⅣ，的大小，如果我们把作 与地面接触点为原点，两 用点选取在原点，则力矩的平衡方程为： 轮胎与地面接触点的连 、 (2) 一五Fg+腰Ⅳ，=0 线方向为x轴，垂直于地 由(1)、(2)式得到 面方向为Y轴建立直角坐 1 一 一 (3) FⅣr=—b--广；／--：彳cg，FNj=争Fg 标系。设前轮和地面接触 0) 点的坐标为(Z，o)，自行 代人数据得： 车和骑车人组成系统(我 F№=528．98N；FNf=359．88N 们把这一系统看作刚体) 图1 2．在水平地面上加速运动 的重心坐标为(五，Y。)，该系统的质量为m。z= 当骑车人开始用力蹬脚踏板时，车后轮将对 地面施加一个水平向后的力。由牛顿第三定律我 1．067m，z。=0．432m，Y。=1．143m，m= 们知道地面将给后轮一个向前的力，在这个力的 90．7kgtll。在下面的讨论中我们将利用以上数据 进行定量分析。 作用下，自行车加速向前行驶。 当自行车在地面运动时，地面会对前后两轮 由牛顿第二定律：c 胎分别产生阻止其向前运动的一个较小的摩擦 水平方向上：F一=ma (4) 力，在讨论中忽略这一摩擦力。 竖直方向上：FNr+FⅣ