自行车是轮子大还是轮子小的省力?

我觉得应该是轮子越小越省力。
以下是我的理由,如有错漏,请在评论中提出,谢谢!
-------------------------------
起步的时候,假设其它条件均相同,轮子小,则转动惯量小,起步更轻松。
巡航的时候,轮子本身就在转动,若不提供动力,则会在滚动摩擦力f的作用下减速(认为其它的阻力均相同,如花鼓的摩擦、空气阻力等等)。
滚动摩擦力可以用下面的算式计算
自行车是轮子大还是轮子小的省力?-有驾
式中,F是滚动摩擦力,Crr是滚动摩擦力系数,N是垂直于滚动平面的力。Crr可以用下面的算式计算
自行车是轮子大还是轮子小的省力?-有驾
式中,z是下沉深度,d是滚动直径。根据假设条件,只有轮子的半径R不同。滚动的示意图如图所示。半径为r的小圆是飞轮,实际上小圆加黑的部分都对系统贡献了动力,将其简化为受力点为A的动力F。车轮半径为R,在动力F和阻力f的共同作用下,车轮绕O旋转。这个系统是一个杠杆,如图所示:
自行车是轮子大还是轮子小的省力?-有驾
式中,z是下沉深度,d是滚动直径。
根据假设条件,只有轮子的半径R不同。
自行车是轮子大还是轮子小的省力?-有驾
自行车是轮子大还是轮子小的省力?-有驾
滚动的示意图如图所示。
半径为r的小圆是飞轮,实际上小圆加黑的部分都对系统贡献了动力,将其简化为受力点为A的动力F。车轮半径为R,在动力F和阻力f的共同作用下,车轮绕O旋转。
这个系统是一个杠杆,如图所示:
自行车是轮子大还是轮子小的省力?-有驾
那么,由杠杆原理及上述滚动摩擦力计算公式可知
自行车是轮子大还是轮子小的省力?-有驾
自行车是轮子大还是轮子小的省力?-有驾
那么,由杠杆原理及上述滚动摩擦力计算公式可知
自行车是轮子大还是轮子小的省力?-有驾
也即是说,R越大,所需要提供的动力F就越大,骑起来越不省力。-------------------------------在胎压相同的情况下,小轮径变形更多,也就是下沉深度会更大,从而增大阻力。小轮径车可以换更窄的轮胎来尽可能增大胎压,从而使下沉深度接近于大轮径车。在车的质量差不多的情况下,我的体会也是高压胎小轮径车骑起来比较轻松。-------------------------------参考英文维基:Rollingresistance
自行车是轮子大还是轮子小的省力?-有驾
自行车是轮子大还是轮子小的省力?-有驾
也即是说,R越大,所需要提供的动力F就越大,骑起来越不省力。
-------------------------------
在胎压相同的情况下,小轮径变形更多,也就是下沉深度会更大,从而增大阻力。
小轮径车可以换更窄的轮胎来尽可能增大胎压,从而使下沉深度接近于大轮径车。
在车的质量差不多的情况下,我的体会也是高压胎小轮径车骑起来比较轻松。
-------------------------------
参考英文维基:Rollingresistance
0

全部评论 (0)

暂无评论