自行車運(yùn)動(dòng)力學(xué)

東平陽(yáng)光單車

自行車運(yùn)動(dòng)是半機(jī)械化運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目,。教練員和運(yùn)動(dòng)員應(yīng)掌握一定的機(jī)械原理和力學(xué)知識(shí),，有效地利用傳動(dòng)速比，合理掌握運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度,，巧妙地節(jié)省體能消耗,，從而以充沛的體力，進(jìn)行優(yōu)質(zhì)高效的科學(xué)訓(xùn)練,。




自行車傳動(dòng)

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

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

    齒輪比:主動(dòng)輪對(duì)被動(dòng)輪的齒數(shù)之比為齒輪比,。如果兩個(gè)齒輪的齒數(shù)相同，那末踏蹬一周,。兩個(gè)齒輪和后輪都各旋轉(zhuǎn)一周,。假如主動(dòng)齒輪的齒數(shù)大于被動(dòng)齒輪的齒數(shù)，那么每踏蹬一周,，被動(dòng)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(dòng)輪的齒數(shù)成正比,，與被動(dòng)齒輪的齒數(shù)成反比。以g代表齒輪比,，C代表主動(dòng)齒輪的齒數(shù),，F(xiàn)代表被動(dòng)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(shuō)蹬踏輪盤一周,，飛輪轉(zhuǎn)三周半,。

    傳動(dòng)比（傳動(dòng)系數(shù)）：齒輪比乘以后圈直徑，即為傳動(dòng)比,。以D代表傳動(dòng)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(dòng)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(shí)（一般習(xí)慣用英時(shí)），代人公式即可求出傳動(dòng)比：

D=C/F×b=49/14×27 = 3.5×27＝ 94．5

    傳動(dòng)行程,，每踏蹬一周,，車子向前運(yùn)動(dòng)的距離則為傳動(dòng)行程，也叫速比行程,。其計(jì)算方法是傳動(dòng)比乘以圓周率,。以 M代表傳動(dòng)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(lái)表示,。即：　

M=Dð=C/F×b×π

    自行車后輪直徑的計(jì)量一般習(xí)慣用英制表示,，而行程計(jì)算一般習(xí)慣用公制，因此在計(jì)算中需要把英制換算為公制,。一英時(shí)=2．54CM,，用K來(lái)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(shí),，求它行程距離時(shí),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(jìn)行745cm, 即 7．54m,。




速度計(jì)算

　　自行車運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練和比賽時(shí)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(yùn)動(dòng)量和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度,，需要在很短時(shí)間內(nèi)，計(jì)算出運(yùn)動(dòng)員的平均速度（公里/小時(shí)）,。一般以V代表速度,，S代表距離，T代表時(shí)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(jī)是90分鐘，平均時(shí)速則為：

   V=S/T=50公里/90分鐘×60分鐘=33.33公里/小時(shí)

                              　

空氣阻力

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

前進(jìn)力（Y）與踏蹬力量（q）,，曲柄長(zhǎng)度（I）成正比,與傳動(dòng)系數(shù)（D）則成反比。例如：傳動(dòng)系數(shù)為94．5,，曲柄長(zhǎng)度為7英時(shí),，踏蹬力量為25公斤，前進(jìn)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(jìn)時(shí),，即使在無(wú)風(fēng)天也會(huì)感到有風(fēng)從耳邊飛過(guò),，速度越快人感覺(jué)到的風(fēng)力越大，阻礙前進(jìn)的效果越明顯,。因?yàn)槿藗儾皇窃谡婵罩序T行,，而是四周始終被空氣包圍著。從物理學(xué)觀點(diǎn)來(lái)講,。人騎車行進(jìn)時(shí),，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(guò)測(cè)量，風(fēng)速在40公里/時(shí)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(shí)或是以每小時(shí)40公里的速度騎行時(shí)，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(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練和比賽中,，都會(huì)感到在前面領(lǐng)騎要比在后面跟隨別人費(fèi)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(dòng),，產(chǎn)生氣體渦流,，渦流向前運(yùn)動(dòng)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(jìn)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(duì)地減少自己的體力消耗,，保存實(shí)力，贏得勝利,。因此,，在平時(shí)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(jìn)時(shí),，必須突破空氣阻力,，這就需要力量。不同風(fēng)級(jí)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(wú)風(fēng)騎行時(shí)受風(fēng)面積為0,。5平方米，自行車前進(jìn)速度為每小時(shí)40公里,，空氣對(duì)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(jìn)力才能使車子前進(jìn),。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員以自己全部體重在踏蹬點(diǎn)上，那么所產(chǎn)生的前進(jìn)力是多大呢（暫不計(jì)算車子磨擦部分所消耗的力量）,？例如：一運(yùn)動(dòng)員體重70公斤,，自行車曲柄長(zhǎng)度7時(shí)，速比為94.5,，所產(chǎn)生的前進(jìn)力是：Y=Q×I/D=70×7/94.5=5.19公斤,。前進(jìn)力是5.19公斤，遇到六級(jí)風(fēng)的阻力是0.5平方米為5.5公斤,，                              運(yùn)動(dòng)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(jí)風(fēng)的阻力,。所以，在六級(jí)風(fēng)的情況下運(yùn)用94.5的傳動(dòng)系數(shù)的運(yùn)動(dòng)員是很難騎車前進(jìn)的,。就必須改變傳動(dòng)系數(shù),。




                              風(fēng)級(jí)表

風(fēng)級(jí) 風(fēng)名  風(fēng)速米/秒   風(fēng)速公里/時(shí)   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(qiáng)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(yáng)光單車

我還來(lái)繼續(xù)補(bǔ)充幾點(diǎn)
還有就是蹬踏頻率和成績(jī)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(jìn)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(jìn)的就是600米,，也就是每小時(shí)36公里的速度,，這樣正好一小時(shí)跑完。
如果我知道我的對(duì)手也是一小時(shí)的成績(jī)，那么我要超過(guò)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(guò)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(shuō)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(shí)可以很快的算出自己的狀態(tài)和全程所需的大概時(shí)間,，當(dāng)然是在事前有過(guò)大概計(jì)算的情況下。
上面舉的例子用的數(shù)字是為了計(jì)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(jué)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(gè)檔

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太有學(xué)問(wèn)了,，以后我也低碳出行

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這個(gè)太復(fù)雜