【毕业论文】自行车刹车过程中的力学问题.doc

自行车刹车过程中的力学问题本文通过讨论分析自行车在刹车时刹前闸和刹后闸的两种方式的不同之处，说明了不同的值对应的自行车刹车的稳定性，对自行车的设计提出了合理化的建议。关键词：后闸、刹车、稳定性自行车刹车过程中只有摩擦力做功，由于摩擦力作用的时间很短，我们以冲量的形式来讨论刹车过程的稳定性，以及惯性冲量的大小。 刹车过程可分为刹前闸和刹后闸两种方式。如图所示，设惯性冲量为i，重力冲量ig，地面对车轮的滑动摩擦系数，滚动摩擦系数，把人和自行车看作一个物体，重心为c,重心到地面的铅直距离为h,车前轮、后轮与地面的接触点分别为a和b,c与a、b的水平距离分别为a、b。地面上a对自行车的摩擦力冲量为i1x,支持力冲量i1y,地面上b对自行车的摩擦力冲量为i2x,支持力冲量为i2y。由动量定理： 水平方向上： .1 竖直方向上： .2(a) 刹前闸时：刹车时间很短，所以a滑动的距离也很短，自行车和人可近似看作绕a点的定轴转动。系统对az轴的冲量距： .3 .4 5把4和5代入1式： .6由3式可得： 7将7代入6： 8把7、8代入6式： .9把9代入7式：. 10所以 （i） (b) 刹后闸时 刹车时间很短，所以b滑动的距离也很短，自行车和人可近似看作绕b点的定轴转动。系统对bz轴的冲量距： 11 .12 131、2、11、12、13式联立，类似上面的步骤可求得： (ii) 对于实际的自行车，重心比较靠后，即ab,可合理假设a=2b，又，取0。（i）和(ii)化为：(i) (ii) 比较(i)和(ii)两方程组，我们可以很明显地看出： 刹前闸时惯性冲量i大于刹后闸时的惯性冲量，人感觉到的冲击比刹后闸时大许多。当时人可以感觉到一个接近无限大的冲量，人在这种情况下可能被甩出去，所以生产自行要合理设计b和h的比例，使b尽可能小，这就是为什么厂家生产自行车重心靠后的原因。 方程组(i)中，我们令=0，即=0，得此时，自行车后轮可能离地，人和车会向前翻转。方程组ii中，恒不为零，所以车不会向后翻。 以日产运动车为例，前心距,后心距,重心高，人和车的重量为80kg，在，的路面上行进，刹车时间0.5秒，刹前闸时人感到的冲量为：刹后闸时人感到的冲量：可以看出刹前闸时人和车的惯性冲量是刹后闸时的10倍以上。参考文献： 高云峰等著 理论力学辅导与习题集 2003六月版 贾书惠主编 理论力学辅导 李俊峰主编 理论力学 2001年8月版学习总结：020877黄骏的学习总结这学期我们开始了理论力学的学习，这是我们的第一门工科课程，感觉上学起来还是很有难度的，概念多，公式繁，而且公式的应用还有种种复杂的限定条件，一不小心就会犯错，而且还不知道错在哪儿，确实很让人郁闷！当然它也不是难得没法学。实际上它还是挺有趣的，特别是老师还经常在课堂上给我们举了很多有趣的力学应用例子。以前读高中的时候觉得有了牛顿力学那真是走遍天下都不怕了，学习了理论力学以后才知道力学研究方法的多样性，呵呵，那时的眼界真的是太狭小了！经历了一个学期的学习，虽然不敢说把理论力学学得很好，可多少也有一些体会：一是要把理论力学这门课程的体系结构弄清楚，什么方法用来解决什么问题，只有这样，才能做到胸中有雄兵百万，在考场上或遇到实际问题时做到兵来将挡，水来土掩；二是熟悉公式的推导过程，只有这样，才会清楚每个公式的限制条件和为什么要有这个限制条件，在解题时做到万无一失；三是微积分要学好啊！很遗憾我在以前的微积分学习中很不用功，只会简单解题，不求甚解，结果在理论力学学习中很多公式推导看着都云里雾里，还要回头去翻微积分课本。幸好理论力学的微分方程只要用死公式代或简单推导就能解出（难的不用求解，嘿嘿），否则压力就更大了。020882陈俊收的学习总结 理论力学是我们工科的一门必修课程。起初我并不喜欢这种应用性很强的课程。经过一个学期的学习，我渐渐改变了自己的看法。 理论力学中的原理定律，应该说都是牛顿力学推广和应用。但我十分佩服他的开创者欧拉和拉格朗日。微积分和力学定律的结合产生出一门分析力学，而且十分合理地把工程问题抽象成一门科学。 原来我以为它是一门有点枯燥的科学，但在涉猎课外小问题的过程中，我发现有好多十分有趣的力学问题，比如导弹打飞机、自行车的稳定性等这些日常生活中很普通的事情经过力学一分析便演绎出很多有意思的结论。 学习过程中我有以下几点体会： 1、搞懂基本定律，这时学习的基础。往往有些章节的定理我不太明白，做题的时候也十分困难。 2、要学会十分灵活的应用所学的知识解决问题。课本上的作业都是老师布置的，学起来热情自然