變速自行車是如何調速的？

自行車的發明為人們的出行帶來了很大便利，變速自行車的出現又進一步提升了人們的騎行體驗，在騎行時可以更加省時省力。你是否思考過變速自行車是如何調速的呢？

自行車是用腳踏板轉動鏈輪，鏈輪通過鏈條帶動後輪軸上的飛輪，飛輪再帶動自行車的後輪，並靠後輪驅動整個自行車行駛的。普通自行車的腳踏鏈輪與飛輪的齒數比是固定的，騎車的速度是由雙腳蹬車的速度決定。

變速自行車的前後輪分別安裝了多個不同直徑的齒輪。從物理學的角度上來説，在保持踏板旋轉速度不變的情況下，若增大自行車後輪轂上的齒輪直徑，後車輪的旋轉速度就會慢下來；反之，若減小自行車後輪轂上的齒輪直徑，後車輪的旋轉速度就會加快。所以從本質上來説，自行車變速原理是通過改變前後齒輪的直徑來實現不同的尺寸配對，從而改變車速的快慢。

變速自行車車頭的把手處安裝有變速器，以便騎行者自行調節控制車速。左、右兩個變速器分別控制前、後齒輪的尺寸調整，手動調節即可實現齒輪轉換。在變速前，自行車的鏈條與前後一對齒輪處於嚙合狀態；在調節變速器後，鏈條與原先的齒輪從嚙合狀態轉變為分離狀態，再與另外的一對不同直徑的齒輪進行嚙合。在保持蹬踏板的頻率不變的情況下，車速隨即發生了改變。

相比于傳統自行車，變速自行車的結構比較複雜，騎行者需要根據路況、車況以及天氣情況，合理使用變速器。當騎行在平地或者下坡時，只要把車鏈變檔到直徑較小的牙輪上，就可以加快騎行速度；當騎行過程中遇到爬坡或者逆風時，把車鏈變檔到直徑較大的牙輪上，便可以省不少力。

變速自行車的優點不僅在於能適應不同的路況，還可以幫助騎行者在體力不佳的情況下，有效地減少體力消耗。市面上較為先進的變速自行車可選擇的速度多達30種，幾乎可以滿足各種騎行需要。

本文由北京市第六十五中學一級教師胡曉艷進行科學性把關。