自行車測速表準(zhǔn)確嗎？

河北省吳橋縣教育局教研室 祝海峰

自行車測速表準(zhǔn)確嗎？

河北省吳橋縣教育局教研室 祝海峰

周末，小明騎著自己的變速山地車去兜風(fēng)。車輪與地面摩擦的沙沙聲和耳邊呼呼的風(fēng)聲，讓小明十分陶醉。他低頭看了一下車上的測速表，顯示此時車速為45 km/h，即12.5 m/s。“速度也太快了，”小明有些懷疑，“是不是測速表不準(zhǔn)確呀？”愛好物理的他準(zhǔn)備用實驗測測這個測速表到底準(zhǔn)不準(zhǔn)。

說干就干，小明請來小華當(dāng)助手。他們找來了細棉線、紅毛線、卷尺，并用手機的秒表來計時。他們先將細棉線繞車輪胎一周，然后拉直細棉線利用卷尺測出細棉線的長度，也就是車輪轉(zhuǎn)一周前進的距離。接著，小明在車輪上系上紅毛線作為標(biāo)記，讓車輪轉(zhuǎn)動，自己記錄車輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，讓小華記錄轉(zhuǎn)動時間。兩個人配合著實驗了幾次，做到了步調(diào)一致，就開始了正式實驗。表一是實驗獲得的幾組數(shù)據(jù)。

通過對比三組數(shù)據(jù)，小明和小華發(fā)現(xiàn)，測量的車速比測速表顯示的車速要小一些。小明認為測速表有誤差，小華卻提出了不同意見。小華說：“我們在測量時也存在三個誤差：第一，我們測量的是自行車空載時輪胎的周長，騎上自行車后輪胎變形了，長度會有變化；第二，測量時間時，總是我喊開始，你開始登車，這樣會有延遲，造成計時偏大；第三，自行車測速表是通過固定在前輪上的一個感應(yīng)器來工作的，我們在測量速度時，并沒有注意和它同步進行測量。”小明覺得小華的分析很有道理。

于是，小明蹬上自行車，再次測量了輪胎的周長，發(fā)現(xiàn)明顯比空載時要長。然后，他們又調(diào)整了輪胎上紅毛線的位置，讓它和感應(yīng)器在即將掃過接收器的位置。至于計時造成的誤差，只能通過兩人的配合來盡量減小。表二是他們再次測得的三組數(shù)據(jù)。

表一

表二

分析表中數(shù)據(jù)可見，測量車速與測速表車速差值明顯較前三組數(shù)據(jù)變小，這說明測速表測得的速度應(yīng)該很接近實際速度。同時小明和小華還發(fā)現(xiàn)，測速表顯示的速度沒有小數(shù)，這也說明其所測數(shù)據(jù)僅是一個近似值。綜合分析，可以說明測速表所測速度還是較為準(zhǔn)確的。

小明和小華測量自行車速度時所用的原理是速度=路程/時間，而生活中測量速度的方法遠不止這一種。比如測量汽車的速度時，和自行車測速表的原理一樣，在變速箱輸出軸上安裝脈沖發(fā)生器，用導(dǎo)線把電脈沖傳到儀表里，用脈沖頻率指示速度，用脈沖計數(shù)器累計里程。再如測量飛機的速度時就利用了空速管，當(dāng)飛機向前飛行時，氣流便沖進空速管，在管子末端的感應(yīng)器會感受到氣流的沖擊力量，即動壓，然后和靜止時的壓力相比就可以知道飛機的速度了。隨著科技的進步，一定還會有更準(zhǔn)確、更便捷的測速工具出現(xiàn)。