# 自行车工作原理

踩踏板如何通过曲柄、链条和齿轮带动后轮，并看看变速、刹车和自由轮各自怎样工作。

By merry\-koala\-70bce9f2

Topic: Machines

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## Transcript

### 1. 一台把力气变成路程的机器

自行车看起来简单，却藏着好几个聪明的发明。双脚的力气要经过踏板、链条和齿轮，才能让轮子转起来。我们一样一样来看。

随时可以拖动空白处转动视角，从各个方向看看这辆车。

### 2. 踏板和曲柄：一根杠杆

连着踏板的那根金属臂叫曲柄。它像一根杠杆，脚踩得离中心越远，转动就越省力。现在车停着，请拖动踏板，亲手把它转一圈。

常见的曲柄长约 17 厘米。

### 3. 链条：把力气送到后轮

链条是一节一节小钢片连成的带子。踩踏板时，上面那段链条被拉紧，把力气从前面的大齿轮送到后轮的小齿轮。下面那段比较松，只是绕回来。

每一节链条长 12\.7 毫米，正好半英寸。

### 4. 变速：省力还是飞快

前面齿轮的齿数除以后面齿轮的齿数，就是踩一圈时后轮转的圈数。选一个档位，比较一下轮子转得有多快。上坡用轻松档，平路用快速档。

50 齿配 11 齿时，踩一圈后轮转约 4\.5 圈；34 齿配 28 齿时，只转约 1\.2 圈。

### 5. 轮胎向后推地面

后轮转动时，轮胎抓住地面往后推。地面也用同样大的力往前推车，这就是摩擦力在帮忙。前轮不出力，它负责转向。

看看脚下的路面：它在向后移动，因为我们一直跟着车走。

### 6. 自由轮：不踩也能滑行

后轮中间藏着一个单向的机关，叫自由轮。脚停下来时，轮子还能继续转，你会听到轻轻的咔哒声。按下按钮，停止踩踏看看。

### 7. 刹车：把速度变成热

捏下车把上的刹车把手，钢丝拉动刹车夹，两块橡胶刹车皮夹住轮圈。摩擦让轮子慢下来，运动的能量变成了一点点热。

### 8. 车轮：细辐条拉住轮圈

每个轮子有 32 根细细的钢丝，叫辐条。它们都被拉得紧紧的，从四面八方拉住轮圈，所以又轻又结实。中间的轴承让轮子转得顺滑。

辐条不是撑住轮圈，而是拉住它。

### 9. 为什么骑起来不会倒

橙色线是前轮转向的轴线，它碰到地面的点在轮胎着地点的前面，这段距离叫拖曳距。车往一边倒时，前轮会自己往那边转，把车轮重新放回身体下方。

研究发现，就算没有轮子旋转的陀螺效应，设计得当的自行车也能自己保持平衡。