Question

如圖所示，自行車踏腳板到牙盤中心的距離（即踏腳桿的長）R₁=16cm，牙盤半徑R₂=12cm，飛輪半徑R₃=4cm，后輪半徑R₄=32cm，若騎車人每蹬一次踏腳板，牙盤就轉半周，當自行車以5m/s速度勻速前進時，求：
（1）踏腳板和后輪的轉速之比n_板：n_輪；
（2）騎車人每分鐘蹬踏腳板的次數；
（3）若兩腳交替給踏腳板的力大小始終為200N，方向始終與踏腳板垂直，則自行車前進時地面給后輪的靜摩擦力為多大？（不計傳動中的損耗）

Answer 1

【答案】分析：牙盤與飛輪是同緣傳動，邊緣點線速度相等；飛輪與后輪是同軸傳動，角速度相等；結合線速度與角速度關系公式v=ωr列式求解．
解答：解：（1）牙盤與飛輪是同緣傳動，邊緣點線速度相等，故：v_牙：v_飛=1：1；
根據線速度與角速度關系公式v=ωr得：
飛輪與后輪是同軸傳動，角速度相等，故：ω_飛：ω_輪=1：1；
所以：
（2）根據線速度與角速度關系公式v=ωr，
轉速與角速度的關系：ω=2πn
所以：r/s
r/s
騎車人每分鐘蹬踏腳板的次數：
N_板=60×2n_板=49.76次
（3）兩腳交替給踏腳板的力做的功等于后輪的靜摩擦力做的功，即：
N_板?π?R₁?F_板=F_靜?S
S是1min內自行車前進的路程：S=vt=5×60m=300m
代人數據求得：F_靜=100N：
故答案為：（1）13，（2）49.76，（3）100 N．
點評：題關鍵能分清同緣傳動和同軸傳動，還要能結合公式v=ωr列式求解，屬于基礎題目．