自行车的发明为人们的出行带来了很大便利，变速自行车的出现又进一步提升了人们的骑行体验，在骑行时可以更加省时省力。你是否思考过变速自行车是如何调速的呢？

自行车是用脚踏板转动链轮，链轮通过链条带动后轮轴上的飞轮，飞轮再带动自行车的后轮，并靠后轮驱动整个自行车行驶的。普通自行车的脚踏链轮与飞轮的齿数比是固定的，骑车的速度是由双脚蹬车的速度决定。

变速自行车的前后轮分别安装了多个不同直径的齿轮。从物理学的角度上来说，在保持踏板旋转速度不变的情况下，若增大自行车后轮毂上的齿轮直径，后车轮的旋转速度就会慢下来；反之，若减小自行车后轮毂上的齿轮直径，后车轮的旋转速度就会加快。所以从本质上来说，自行车变速原理是通过改变前后齿轮的直径来实现不同的尺寸配对，从而改变车速的快慢。

变速自行车车头的把手处安装有变速器，以便骑行者自行调节控制车速。左、右两个变速器分别控制前、后齿轮的尺寸调整，手动调节即可实现齿轮转换。在变速前，自行车的链条与前后一对齿轮处于啮合状态；在调节变速器后，链条与原先的齿轮从啮合状态转变为分离状态，再与另外的一对不同直径的齿轮进行啮合。在保持蹬踏板的频率不变的情况下，车速随即发生了改变。

相比于传统自行车，变速自行车的结构比较复杂，骑行者需要根据路况、车况以及天气情况，合理使用变速器。当骑行在平地或者下坡时，只要把车链变档到直径较小的牙轮上，就可以加快骑行速度；当骑行过程中遇到爬坡或者逆风时，把车链变档到直径较大的牙轮上，便可以省不少力。

变速自行车的优点不仅在于能适应不同的路况，还可以帮助骑行者在体力不佳的情况下，有效地减少体力消耗。市面上较为先进的变速自行车可选择的速度多达30种，几乎可以满足各种骑行需要。

本文由北京市第六十五中学一级教师胡晓艳进行科学性把关。

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