申論題

第 2 題：
一台具有三段變速系統的腳踏車（如圖 10），其前齒盤的齒數為 38 齒，後齒盤組有相同轉軸但齒數分別為 14、19 與 26 齒的 3 個齒盤。鏈條套在前齒盤和後齒盤上，當前齒盤轉動 1 齒，後齒輪盤也跟著轉動 1 齒；且齒盤齒數與齒盤半徑成正比。
圖 11 為腳踏車驅動過程的示意圖：（ⅰ）騎士對踏板施力，經長度L的踏板曲柄對前齒盤的轉軸產生力矩、（ⅱ）使前齒盤轉動並施力於鏈條上、（ⅲ）鏈條上的力傳遞至後齒盤產生力矩、（ⅳ）後齒盤將此力矩傳遞至驅動輪 （後輪），即為腳踏車的驅動力矩驅使車輪轉動。

(1) 若變速系統將鏈條套在前齒盤與齒數 19 齒的後齒盤上，當前、後齒盤轉動時，腳踩踏板的垂直力為?且車輪相對於路面為靜止狀態時，?經由踏板曲柄對腳踏車後輪產生的力矩的量值為何？(4 分)

(2) 承上題，以「對學生講解」為情境來列式和解釋列式原因。(8 分)