问题 填空题

小明同学在学习了圆周运动的知识后,设计了一个课题,名称为:快速测量自行车的骑行速度.他的设想是:通过计算踏脚板转动的角速度,推算自行车的骑行速度.如图是自行车的传动示意图,其中Ⅰ是大齿轮,Ⅱ是小齿轮,Ⅲ是后轮.当大齿轮Ⅰ(脚踏板)的转速通过测量为n(r/s)时,则大齿轮的角速度是______ rad/s.若要知道在这种情况下自行车前进的速度,除需要测量大齿轮Ⅰ的半径r1,小齿轮Ⅱ的半径r2外,还需要测量的物理量是______.用上述物理量推导出自行车前进速度的表达式为:______.

答案

转速为单位时间内转过的圈数,因为转动一圈,对圆心转的角度为2π,所以ω=

n×2π
1
rad/s=2πnrad/s,因为要测量自行车前进的速度,即车轮III边缘上的线速度的大小,根据题意知:轮I和轮II边缘上的线速度的大小相等,据v=Rω可知:RIωI=RIIωII,已知ωI=2πn,则轮II的角速度ωII=
RI
RII
ωI
.因为轮II和轮III共轴,所以转动的ω相等即ωIIIII,根据v=Rω可知,要知道轮III边缘上的线速度大小,还需知道轮III的半径RIII 其计算式v=RIIIωIII=
RIIIRI
RII
2πn

故答案为:2πn,轮III的半径RIII

RIIIRI
RII
2πn

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