汽車一下水都會“滅火”,自行車能行嗎?
“請注意,汽車那么重,我這么輕;汽車需要發(fā)動機,我可不用。而且,我全身都是空心的鋼管,怎么就不能到水里走一圈?”
就這樣,自行車一咬牙一閉眼,下水啦——走起!
★咦,輪子為啥罷工了?★
自行車在陸地上行駛時,是依靠輪軸帶動后輪產生向前的摩擦力,來克服前輪受到的向后的摩擦阻力,從而兩個輪子一起轉動,向前行進。而當自行車懸浮于水中時,車輪浮在水里,根本就不著地!當然也沒有摩擦力來幫助車輪轉動了。
問題1:自行車是怎樣懸浮在水里的?
雖然自行車渾身都是空心鋼管,但要在水中懸浮,自身產生的浮力遠遠不夠。所以必須加以改進。方法包括下面幾步:
①先用熱熔膠對車體上所有可能進水的部位進行封閉,以降低車體的密度,使其浮力最大化。
②加裝輕型泡沫材料制作成的浮子,可以通過增減浮子來調節(jié)浮力的大小,還可以通過調節(jié)浮子所在的位置來調整車體在水中的姿態(tài)。
③不要忘了,水下的自行車上還坐著一個人呢!潛水時,人體可以通過調節(jié)呼吸頻率和深淺來調整自身的浮力。
在水下,自行車在前行過程中,氧氣的消耗會導致重量減少,但同時浮子、潛水服吸水又會導致重量增加。因此浮力和重力都處在不斷的動態(tài)變化之中。這時,騎車人可以通過充放潛水設備上的氣罐,來調整浮力,以達到平衡狀態(tài)。
★嗯,人怎么沒有坐在車上?★
“喂喂喂,你的屁股都沒挨到車座子,怎么騎車???”自行車覺得好奇怪。其實在水中,人和車體都是懸浮的,需要保持一個適當?shù)闹匦奈恢?,否則就會失去平衡。如果人真的坐在車座上,重心就會靠后,使得車子的前輪上揚甚至倒翻過來。所以騎車人必須離開座位,將身體靠前,才能保持水平狀態(tài)。
★在水下怎么騎車?★
在水下時,自行車和上面的人都處于失重狀態(tài)。這時人用腳蹬踏板,不但使不上勁兒,而且還會使得人從車上“漂走”。所以需要在腳蹬子上加裝固定裝置,把人體和車體固定在一起,這樣才能實現(xiàn)在水中騎車。
★唉,怎么走得這么慢?★
“我游、我游、我……”哎,費了半天勁,自行車感到自己好像根本沒動地方。在40米長的泳池中“游”了兩個來回,差點花了一個小時!“我怎么走得這么慢呀?”
原因一,是水的阻力遠比空氣要大,人和車在水里確實“寸步難行”。原因二就是——這個螺旋槳太小了!在水里,人踩腳踏板能產生的動力是有限的,所以必須采用葉片寬大、能推開更多水的螺旋槳,才能產生巨大的推力。而且兩枚葉片的方向必須相反。否則,自行車在水下就只能當“蝸牛”啦。
“看來,就算我能下水,也沒什么用啊!”自行車徹底服氣了,“沒有了跟大地的摩擦力,原來這么困難!那我還是當一輛腳踏實地的自行車吧!”
★那,車子怎么動起來?★
前面說過,自行車在陸地上行駛時,通過騎車人踩踏腳蹬,來帶動自行車的中軸轉動,進而通過鏈條帶動后輪轉動,借助與地面產生的摩擦力,使自行車前行?!艾F(xiàn)在兩個輪子都懸空了,那該怎么走呀?”
“別急,我們給你安個螺旋槳,你就能走啦!”原來在水中,騎車人要通過踩踏腳蹬,帶動自行車的中軸轉動,然后通過鏈條帶動后軸轉動,后軸再帶動螺旋槳轉動,螺旋槳向后排水產生推力,才能驅動自行車前行。
問題2:螺旋槳如何在水下推動自行車?
螺旋槳的原理很簡單。它的每一個葉片在旋轉時,周圍的空氣或水就會對葉片產生壓力。而由于受力角度不同,所以葉片兩側受到的壓力大小不同。這樣,葉片上就產生了一個向前的推力。
自行車要在水里前進,也必須借助螺旋槳。但要注意安裝的位置和方向。保證螺旋槳旋轉起來之后,只產生向前的推力,避免做無用功。