腳踏車原理

腳踏車原理

【你知道嗎？】

你還記得是什麼時候學會騎腳踏車的嗎？騎著腳踏車在人車稀少的鄉間小路上，迎著和洵的微風，欣賞優美的風景，真是一種享受。以下我們將以腳踏車為例，說明如何利用簡單的機械，組合成為一個方便而有用的機械裝置。

圖15-23 腳施於腳踏車踏板的力小於作用於後車輪的力。

我們可以算算看，以比較腳施於腳踏車踏板的力和作用於後車輪的力之間的關係。參考圖15-23，若曲柄長ι，大鏈輪的半徑為R，小鏈輪的半徑為r，後車輪的半徑為L。當腳施力F於踏板時，產生帶動鏈條的作用力為T，而產生作用於後車輪的力f，則

F×ι＝T×R

T× r＝ f×L

整理上列兩式，可得

• （F×ι）/R＝T＝（f×L）/ rF/ f

＝（L×R）/（ι× r）

• • 由上式可知，腳施於踏板的作用力F大於作用於後車輪的力f，換句話說，作用於踏板的力經由傳達機構至車輪時，竟然變小了。也就是由於上述原因，當我們踩踏板一圈時，後車輪轉動更多圈，故腳踏車可以向前移動較長的距離。

  • 近年來流行的多段變速腳踏車，有多個不同半徑（齒數）的小鏈輪與後車輪連接。想想看，若要騎變速腳踏車在坡度尚小的道路時，應使鏈條帶動半徑小或是半徑大的小鏈輪，才能輕鬆地騎上山坡？

  • 下次騎腳踏車前，可以抬高後車輪，使後車輪稍離地面並能自由轉動，並架好腳踏車，然後轉動踏板，仔細觀察作用於踏板的力如何經由傳達機構至車輪，相信你對腳踏車的構造及工作原理，會有更進一步的了解！

  • 資料來源:國中理化課本