(自行车有什么用途)自行车用途!

大概在1888年，具有与现代自行车结构相仿的自行车在欧洲诞生，在此之前，从自行车最初的设想开始经过了快100年的时间。1790年，法国人西夫拉克因为觉得马车太宽占用路面而设计了看起来像儿童玩具的前后双轮车，这辆车是木制的，没有转向装置，也没有驱动的设计，用双脚在地面上蹬来前进，同时也保证了双轮车的平衡，不至于倾倒，如果只是两轮触地是无法保证车的平衡的，因为在地面上，物体的重心、触地点和地心不是在一条直线上的话，物体是必然要倾倒的。1816年，德国人德莱斯也制作了一个像西夫拉克那样的木制双轮车，但增加了一个控制方向的车把子。1840年，一个英国铁匠麦克米伦对双轮车做了机械上很大的改进，他在后轮的车轴上装上曲柄，再用连杆把曲柄和前面的脚蹬连接起来，并且前后轮都用铁制，前轮大，后轮小。当骑车人前后摆动脚蹬，车子就会运动起来。这种连杆和曲柄的机械设计源于1760年瓦特改良的蒸汽机。

1861年，法国人米肖也对双轮车做了改进，前轮大后轮小，前轮将近一人高，并直接在前轮轴装上曲柄和踏板，双脚交替用力踩动踏板就能带动前轮转动。1869年，英国人雷诺在米肖的基础上，改装了轮胎的钢丝辐条，并用钢棒制成车身。1880年后，用于工业的滚子链和圆销式齿形链的发明使自行车可以后轮驱动，并被装上橡胶轮胎。1888年，具有菱形车架和充气轮胎的自行车被改造出来后，自行车就具有了现代特征。

自行车是一个蕴含和应用了很多物理特性的机械。首先，骑行中的自行车为什么依靠两个轮胎着地就能保持平衡而不倒呢？人们一般倾向于一种叫做“陀螺效应”的解释，陀螺效应是“物体转动时的离心力会使自身保持平衡，重力的作用与离心力相比已变得不值一提了”。自行车用陀螺效应来控制平衡的前提是有与前轮连接的能够旋转的车把，我们可以在骑车时体会一下，如果车子将要向右倾倒，那么我们所作的反应一般是将车把同样快速地往右边扭动一下然后复原，这样车就不会再往右边倒了。在连续的骑车过程中，我们会不停地判断车将要倾倒的方向并对车把做出微小的旋转来保持持久的平衡。

在省力方面，圆形的轮胎就是一个省力的装置，首先，对于相同的摩擦界面环境和相同的物体质量，滚动摩擦要比滑动摩擦小，其次在平直路面上，圆形轮胎使车身始终在同一高度，重心不改变，就无须做功克服重力势能。曲柄齿轮盘要比后轮齿轮盘(飞轮)大，虽然不是省力的设计，但是省功，因为脚踩踏板带动曲柄和齿轮盘转动一圈，会让后齿轮盘转动更多圈，这样就起到增速的作用。车把和前叉组成一个轮轴，车把是轮，前叉是轴，是一个省力杠杆，踏板、曲柄和齿轮盘也可以看作是一个轮轴，踏板和曲柄是轮，齿轮盘是轴，也是省力杠杆，后齿轮盘和后轮轴组成的也是一个省力轮轴。除此以外，自行车的刹车系统，也相当于省力杠杆；经常为轴上油，减小摩擦，也是省力的方式；轴上的滚珠也是减小摩擦力而省力的设计；山地越野自行车通过改变前后齿轮盘的半径大小的配合，可以在省力和省功之间做出选择。

我们会注意到山地自行车车胎很宽并且有粗壮的花纹，普通自行车的车胎会窄一些而且胎面平整，这就是因为在同等质量下(自行车和骑车人的质量)，增大自行车与地面的接触面积会使轮胎与地面的滚动摩擦力增大，适合山地复杂地形，反之较小的滚动摩擦力适合平整的城市路面和非山地地形。如果车胎漏气导致气压减小，车胎与地面的接触面积就会增大，同样会使摩擦力增大。轮胎与地面摩擦力的增大提高了越野性能和刹车时的安全性，唯一的弱点就是让骑行者更加吃力了。