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[新手聊车]能不能让重力帮您推车？ [复制链接]

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xueqiche
小学二年级
 

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只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2025-12-21
    自行车从发明到现在，一直是靠人力蹬踏才能前行，除非是下坡路，一直没有实现真正的“自行”。既然不能自行，能不能让重力帮助推推车，省点力呢? 应该可以，其依据是：
靠在墙上长度为L的直杆（直杆重量不计），中间有一重物（重物假定为10N)。再假定直杆和墙的夹角为30°（取30°为了计算方便)，墙和直杆的摩擦力为0，直杆和地面之间的摩擦力足够大，如图1：

直杆上10N重物的重力使直杆上部对墙产生的水平作用力为F1。计算可知，其值为：F1=2.887N，直杆下部沿着直杆方向对地面的作用力为F2，其值为：F2=10.104N。省力车轮就是根据这一结论发明的。车轮安装在车架上，车轮中心有一个圆孔，孔内穿安有承重轴，车架上有定位体。车、人、货物的部分重量垂直作用在承重轴上，承重轴的一侧面顶在车轮中心圆孔壁的前下方，另一侧搭靠在车架的定位体上，就像是一根直杆，下部顶在车轮圆孔壁上，上端搭靠在定位体上，如图2：

假定自行车轮半径是30cm，即0.3m，承重轴垂直向下的力为10N，则承重轴对定位体的水平作用力F1会使车轮倒转（车后退)，车轮和地面的接触点与车轮中心的距离约为0.3m，（承重轴和定位体接触点位于车轮中心上部一点，使车轮倒转力矩的长度按0 3米近似计算)，使车轮倒转的力矩约为M1=2.887N×0.3m=0.866N·m。承重轴对车轮圆孔壁的作用力F2使车轮正转（车前进），F2对车轮和地面的接触点的力矩为M2，其值为M2=10.104N×0.3m×sin30°=1.516N·m，约是车轮倒转力矩0.866N·m的1.75倍，如图3

由此得知，使车轮正转（前进）的力矩M2远远大于使车轮倒转（倒退）的力矩M1，也就是说，车轮处于一种向前转动的不平衡状态，这样，重力就帮您推车了！由于承重轴与定位体和车轮中心圆孔的接触位置不会改变，车轮向前转动的不平衡状态也就不会改变，重力也就会持续的帮您推车，因而会使自行车省力。（可参阅实用新型专利：省力车轮，专利号202420287949，了解其构造）。
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