自行車運動力學(xué)

東平陽光單車

自行車運動是半機械化運動項目,。教練員和運動員應(yīng)掌握一定的機械原理和力學(xué)知識,，有效地利用傳動速比，合理掌握運動強度,，巧妙地節(jié)省體能消耗,，從而以充沛的體力，進行優(yōu)質(zhì)高效的科學(xué)訓(xùn)練,。




自行車傳動

　自行車是傳動式機械,，它的傳動裝置包括：主動齒輪（通稱輪盤）、被動齒輪（通稱飛輪）,、鏈條及變速器等,。

    齒輪比與傳動比關(guān)系著自行車的使用效率，教練員和運動員應(yīng)該懂得并掌握這些數(shù)據(jù)的計算與應(yīng)用,。

    齒輪比:主動輪對被動輪的齒數(shù)之比為齒輪比,。如果兩個齒輪的齒數(shù)相同，那末踏蹬一周,。兩個齒輪和后輪都各旋轉(zhuǎn)一周,。假如主動齒輪的齒數(shù)大于被動齒輪的齒數(shù)，那么每踏蹬一周,，被動齒輪轉(zhuǎn)的圈數(shù)就大于一周多,，速度加大,。因此，齒輪比與主動輪的齒數(shù)成正比,，與被動齒輪的齒數(shù)成反比,。以g代表齒輪比，C代表主動齒輪的齒數(shù),，F(xiàn)代表被動齒輪的齒數(shù),，它們之間的關(guān)系用公式表示，即：

g=c/f

例如：賽車輪盤為49齒,，飛輪為14齒,，代入公式即可求出齒輪比為:

g=c/f=49/14=3.5

也就是說蹬踏輪盤一周，飛輪轉(zhuǎn)三周半,。

    傳動比（傳動系數(shù)）：齒輪比乘以后圈直徑,，即為傳動比。以D代表傳動比,，b代表后圈直徑,，它們之間關(guān)系用公式表示，即：

d=c/f×b=gb

由此可見,，齒輪比確定之后,，傳動比是與后圈直徑成正比的。

例如：輪盤為49齒,，飛輪為14齒,，后圈直徑為27時（一般習(xí)慣用英時），代人公式即可求出傳動比：

D=C/F×b=49/14×27 = 3.5×27＝ 94．5

    傳動行程,，每踏蹬一周,，車子向前運動的距離則為傳動行程，也叫速比行程,。其計算方法是傳動比乘以圓周率,。以 M代表傳動行程，π;代表圓周率（此為常數(shù),，π＝3．14）,，它 們之間關(guān)系用公式來表示。即：　

M=Dð=C/F×b×π

    自行車后輪直徑的計量一般習(xí)慣用英制表示,，而行程計算一般習(xí)慣用公制,，因此在計算中需要把英制換算為公制。一英時=2．54CM,，用K來代表,，即：K＝2．54CM。代入公                              式,，即： M=G/F×B×π×k

    例如,，賽車輪盤為49齒，飛輪為14齒,后輪真徑為主教黃時,，求它行程距離時,代人公式：   M=C/F×b×π×k =49/14×27×3.14×2.54 =754CM

    以上數(shù)據(jù)是自行車每踏蹬一周,，車子向前行進行745cm, 即 7．54m。




速度計算

　　自行車運動員在訓(xùn)練和比賽時騎行的距離不等,，速度不同,，為了便于教練員訓(xùn)練水平，正確安排運動量和運動強度,，需要在很短時間內(nèi),，計算出運動員的平均速度（公里/小時）。一般以V代表速度,，S代表距離,，T代表時間，它們之間的關(guān)系為：

                              V=S/T

                              S=V×T

                              T=S/V

   例如：騎行距離為50公里,，成績是90分鐘,，平均時速則為：

   V=S/T=50公里/90分鐘×60分鐘=33.33公里/小時

                              　

空氣阻力

　車子向前進,必須借助于一定的力量。運動員每踏蹬一的力量,，叫前進力,，也叫向前推力。前進力與用力,、傳動比,、曲柄（即中軸到腳蹬的連桿）長以Y代表前進力，q代表踏蹬力量,，I代表曲柄長度,，D代表傳動比，它們之間的關(guān)系用公式表示則為                              Y＝Q×I/D,。

前進力（Y）與踏蹬力量（q）,，曲柄長度（I）成正比,與傳動系數(shù)（D）則成反比。例如：傳動系數(shù)為94．5,，曲柄長度為7英時,，踏蹬力量為25公斤，前進力則為：Y=Q×I/D=25×7/94.5=1.85公斤




　　人們騎著自行車向前進時,，即使在無風(fēng)天也會感到有風(fēng)從耳邊飛過,，速度越快人感覺到的風(fēng)力越大，阻礙前進的效果越明顯,。因為人們不是在真空中騎行,，而是四周始終被空氣包圍著。從物理學(xué)觀點來講,。人騎車行進時,，人和車給前方空氣以擠壓力,，而空氣給人和車以反作用力，即空氣阻力,。經(jīng)過測量,，風(fēng)速在40公里/時的情況下，垂直于風(fēng)向每平方米面積受到的壓力為11公斤,。不論風(fēng)速40公里／時或是以每小時40公里的速度騎行時,，它們垂直于風(fēng)向的每平方米面積上所受到的空氣壓力都是11公斤。自行車運動員在訓(xùn)練和比賽中,，都會感到在前面領(lǐng)騎要比在后面跟隨別人費力氣,、在前面領(lǐng)騎者，首先突破空氣的包圍,，身后局部壓力減低,，高壓空氣向低壓處流動，產(chǎn)生氣體渦流,，渦流向前運動產(chǎn)生一定的沖擊力,，跟隨在后面騎車的人可借助渦流向前的沖擊力前進就能省力氣。而且跟隨領(lǐng)騎者越近越省力,。領(lǐng)騎者騎行速度越快,，渦流何前沖擊的力量就越大，跟隨者合理地借甩渦流的沖擊力,。就可以相對地減少自己的體力消耗,，保存實力，贏得勝利,。因此,，在平時訓(xùn)練中應(yīng)注意辨別風(fēng)速、風(fēng)向及尾隨技術(shù)的訓(xùn)練.　

   人們騎車向前進時,，必須突破空氣阻力,，這就需要力量。不同風(fēng)級所產(chǎn)生的風(fēng)速,，和垂直風(fēng)向每平方米所受到的壓力均不相同,，只有克服這些因素，車子才能向前行駛,。如：無風(fēng)騎行時受風(fēng)面積為0,。5平方米，自行車前進速度為每小時40公里,，空氣對人們的壓力為5．5公斤,。因此，人們必須用大于5．5公斤的前進力才能使車子前進。當(dāng)運動員以自己全部體重在踏蹬點上,，那么所產(chǎn)生的前進力是多大呢（暫不計算車子磨擦部分所消耗的力量）,？例如：一運動員體重70公斤，自行車曲柄長度7時,，速比為94.5,，所產(chǎn)生的前進力是：Y=Q×I/D=70×7/94.5=5.19公斤,。前進力是5.19公斤,，遇到六級風(fēng)的阻力是0.5平方米為5.5公斤，                              運動員使用全部力量車子前講力才右5.19公斤/0.5平方米                               仍小于六級風(fēng)的阻力,。所以,，在六級風(fēng)的情況下運用94.5的傳動系數(shù)的運動員是很難騎車前進的。就必須改變傳動系數(shù),。




                              風(fēng)級表

風(fēng)級 風(fēng)名  風(fēng)速米/秒   風(fēng)速公里/時   在垂直于風(fēng)向的每平方米上所受到的壓力kg

1   軟風(fēng)     1             4             0.1

2   輕風(fēng)    2.5            9             0.5

3   微風(fēng)    4.5           16               2

4   和風(fēng)    6.5           23               4

5   清風(fēng)    8.5           31               6

6   強風(fēng)     11           40              11

7   疾風(fēng)     14           50              17

8   大風(fēng)     17           60              25

9   烈風(fēng)     20           72              36

10  狂風(fēng)     23           84              47

11  暴風(fēng)     27           97              64

12  颶風(fēng)    29以上     105以上         74以上

東平陽光單車

我還來繼續(xù)補充幾點
還有就是蹬踏頻率和成績的關(guān)系
假如距離是36公里的比賽,，我用齒輪比三的檔位，在齒輪比為三的情況下如果我踩踏一周自行車前進6米,，那么,，如果我的踩踏頻率為每分鐘100轉(zhuǎn)的話那么每分鐘前進的就是600米，也就是每小時36公里的速度,，這樣正好一小時跑完,。
如果我知道我的對手也是一小時的成績，那么我要超過他,假設(shè)我用的檔位不變,，那么我只有加快踩踏頻率,，每分鐘超過100轉(zhuǎn)才可以，如果踩踏頻率保持不變,，那么就要改用齒輪比更大的檔位,。
所以說我建議公路車裝飛行甲板，可以顯示頻率和齒輪比,，這樣在騎行時可以很快的算出自己的狀態(tài)和全程所需的大概時間,，當(dāng)然是在事前有過大概計算的情況下。
上面舉的例子用的數(shù)字是為了計算方便隨便給的,，大家回去自己量了自己算吧,。我就是全靠頻率啊，我覺得換重齒總有力不從心的感受,幾次比賽的頻率都上了110到120,，但是前盤都是39,，后面是14，15,，16幾個檔

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太有學(xué)問了,，以后我也低碳出行

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這個太復(fù)雜