自行車運動力學！

2014-04-26 09:26:26 戶外資料来源：户外资料

　　自行車運動是半機械化運動項目。教練員和運動員應掌握一定的機械原理和力學知識，有效地利用傳動速比，合理掌握運動強度，巧妙地節省體能消耗，從而以充沛的體力，進行優質高效的科學訓練。

　　自行車傳動

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

　　齒輪比與傳動比關系著自行車的使用效率，教練員和運動員應該懂得並掌握這些數據的計算與應用。

　　齒輪比:主動輪對被動輪的齒數之比為齒輪比。如果兩個齒輪的齒數相同，那末踏蹬一周。兩個齒輪和後輪都各旋轉一周。假如主動齒輪的齒數大於被動齒輪的齒數，那麽每踏蹬一周，被動齒輪轉的圈數就大於一周多，速度加大。因此，齒輪比與主動輪的齒數成正比，與被動齒輪的齒數成反比。以g代表齒輪比，C代表主動齒輪的齒數，F代表被動齒輪的齒數，它們之間的關系用公式表示，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

　　也就是說蹬踏輪盤一周，飛輪轉三周半。

　　傳動比（傳動系數）：齒輪比乘以後圈直徑，即為傳動比。以D代表傳動比，b代表後圈直徑，它們之間關系用公式表示，即：

　　d=c/f×b=gb

　　由此可見，齒輪比確定之後，傳動比是與後圈直徑成正比的。

　　例如：輪盤為49齒，飛輪為14齒，後圈直徑為27時（一般習慣用英時），代人公式即可求出傳動比：

　　D=C/F×b=49/14×27 = 3.5×27＝ 94．5

　　傳動行程，每踏蹬一周，車子向前運動的距離則為傳動行程，也叫速比行程。其計算方法是傳動比乘以圓周率。以 M代表傳動行程，π;代表圓周率（此為常數，π＝3．14），它們之間關系用公式來表示。即：　

　　M=De=C/F×b×π

　　自行車後輪直徑的計量一般習慣用英製表示，而行程計算一般習慣用公製，因此在計算中需要把英製換算為公製。一英時=2．54CM，用K來代表，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,後輪真徑為主教黃時，求它行程距離時,代人公式： M=C/F×b×π×k =49/14×27×3.14×2.54 =754CM

　　以上數據是自行車每踏蹬一周，車子向前行進行745cm, 即 7．54m。

　　速度計算

　　自行車運動員在訓練和比賽時騎行的距離不等，速度不同，為了便於教練員訓練水平，正確安排運動量和運動強度，需要在很短時間內，計算出運動員的平均速度（公裏/小時）。一般以V代表速度，S代表距離，T代表時間，它們之間的關系為：

　　V=S/T

　　S=V×T

　　T=S/V

　　例如：騎行距離為50公裏，成績是90分鐘，平均時速則為：

　　V=S/T=50公裏/90分鐘×60分鐘=33.33公裏/小時

　　空氣阻力

　　車子向前進,必須借助於一定的力量。運動員每踏蹬一的力量，叫前進力，也叫向前推力。前進力與用力、傳動比、曲柄（即中軸到腳蹬的連桿）長以Y代表前進力，q代表踏蹬力量，I代表曲柄長度，D代表傳動比，它們之間的關系用公式表示則為 Y＝Q×I/D。

　　前進力（Y）與踏蹬力量（q），曲柄長度（I）成正比,與傳動系數（D）則成反比。例如：傳動系數為94．5，曲柄長度為7英時，踏蹬力量為25公斤，前進力則為：Y=Q×I/D=25×7/94.5=1.85公斤

　　人們騎著自行車向前進時，即使在無風天也會感到有風從耳邊飛過，速度越快人感覺到的風力越大，阻礙前進的效果越明顯。因為人們不是在真空中騎行，而是四周始終被空氣包圍著。從物理學觀點來講。人騎車行進時，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。經過測量，風速在40公裏/時的情況下，垂直於風向每平方米面積受到的壓力為11公斤。不論風速40公裏／時或是以每小時40公裏的速度騎行時，它們垂直於風向的每平方米面積上所受到的空氣壓力都是11公斤。自行車運動員在訓練和比賽中，都會感到在前面領騎要比在後面跟隨別人費力氣、在前面領騎者，首先突破空氣的包圍，身後局部壓力減低，高壓空氣向低壓處流動，產生氣體渦流，渦流向前運動產生一定的沖擊力，跟隨在後面騎車的人可借助渦流向前的沖擊力前進就能省力氣。而且跟隨領騎者越近越省力。領騎者騎行速度越快，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。就可以相對地減少自己的體力消耗，保存實力，贏得勝利。因此，在平時訓練中應註意辨別風速、風向及尾隨技術的訓練.　

　　人們騎車向前進時，必須突破空氣阻力，這就需要力量。不同風級所產生的風速，和垂直風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：無風騎行時受風面積為0。5平方米，自行車前進速度為每小時40公裏，空氣對人們的壓力為5．5公斤。因此，人們必須用大於5．5公斤的前進力才能使車子前進。當運動員以自己全部體重在踏蹬點上，那麽所產生的前進力是多大呢（暫不計算車子磨擦部分所消耗的力量）？例如：一運動員體重70公斤，自行車曲柄長度7時，速比為94.5，所產生的前進力是：Y=Q×I/D=70×7/94.5=5.19公斤。前進力是5.19公斤，遇到六級風的阻力是0.5平方米為5.5公斤，運動員使用全部力量車子前講力才右5.19公斤/0.5平方米仍小於六級風的阻力。所以，在六級風的情況下運用94.5的傳動系數的運動員是很難騎車前進的。就必須改變傳動系數。

　　風級表

　　風級風名風速米/秒風速公裏/時在垂直於風向的每平方米上所受到的壓力kg

　　1 軟風 1 4 0.1

　　2 輕風 2.5 9 0.5

　　3 微風 4.5 16 2

　　4 和風 6.5 23 4

　　5 清風 8.5 31 6

　　6 強風 11 40 11

　　7 疾風 14 50 17

　　8 大風 17 60 25

　　9 烈風 20 72 36

　　10 狂風 23 84 47