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标题: [杂谈] 物理问题！宽轮胎真的摩擦力更大么？ [打印本页]

作者: 隆子的三少爷 时间: 2008-8-26 21:14 标题: 物理问题！宽轮胎真的摩擦力更大么？

通常看汽车文章都说：更宽的轮胎有更大的接地面积，所以抓地力（摩擦力）更大。
撇开轮胎橡胶质地和胎纹不谈。
就说接地面积更大，是否会使摩擦力更大？

但是中学物理说，滑动摩擦力仅与压力（取决于车重）和摩擦面的摩擦系数（取决于路面情况和轮胎橡胶质地）有关，跟接触面积大小无关。
实验就是：在桌面拉动一块长方形重物，无论用面积大还是面积小的那个面作为摩擦面，要花的力都一样。

不过轮胎跟地面之间不是滑动摩擦，有人说属于静摩擦，有人说属于力矩，不是摩擦力的问题。这我就不懂了。
但是在一些汽车测试中，似乎换上同一型号（橡胶质地和花纹一样）但胎面更宽的轮胎，的确能缩短刹车距离。

作者: Allianz 时间: 2008-8-26 21:20

初中物理: 压力=压强*面积
：(1)力的作用效果会使物体的形状发生改变，汽车成倍超载，对地面压力成倍增加，路面的形变加大，容易引起路面断裂．

(2)车成倍超载，对地面压力成倍增加，轮胎个数不变，接触面积基本不变，根据压强公式P＝F／S可知，车对地面压强成倍增加，对路面破坏加重．

(3)车轮与路面的粗糙程度不变，车成倍超载，对地面压力成倍增加．路面受到的摩擦力也就成倍增加，导致路面磨损加快．

作者: 罪恶台球师 时间: 2008-8-26 21:53

面积大受力大啊

作者: 隆子的三少爷 时间: 2008-8-26 22:15

引用:

原帖由 Allianz 于 2008-8-26 21:20 发表
初中物理: 压力=压强*面积
：(1)力的作用效果会使物体的形状发生改变，汽车成倍超载，对地面压力成倍增加，路面的形变加大，容易引起路面断裂．

(2)车成倍超载，对地面压力成倍增加，轮胎个数不变，接触面积 ...

你想说什么呢？
现在不是讨论压强，是讨论摩擦力。

车重不变，压力就是恒定的。（当然，同型号的宽胎肯定比窄胎重一点点，导致整车重量也有轻微增加，但这个可以忽略不计）

作者: 见风 时间: 2008-8-26 22:28

就我的理解面积大了压强小了，轮胎的形变就小，粗糙程度高，于地面吻合程度低，相当于摩擦因数大。

当然作为中学物理老师我觉得其实中学里没有深入研究摩擦力和摩擦因数这个概念，导致大多数学生有错误的理解，其实摩擦因数这个概念太搞了。

作者: adds 时间: 2008-8-26 22:37

轮胎是滚动，刹死了才是滑动好不

作者: 隆子的三少爷 时间: 2008-8-26 22:39

引用:

原帖由见风于 2008-8-26 22:28 发表
就我的理解面积大了压强小了，轮胎的形变就小，粗糙程度高，于地面吻合程度低，相当于摩擦因数大。

当然作为中学物理老师我觉得其实中学里没有深入研究摩擦力和摩擦因数这个概念，导致大多数学生有错误的理解，其 ...

你是中学物理老师，那你应该知道中学课本说摩擦系数只取决于摩擦面的材质。

“轮胎形变小——〉粗糙程度高，与地面吻合程度低，相当于摩擦系数大”
这是如何推论的？

作者: 隆子的三少爷 时间: 2008-8-26 22:41

引用:

原帖由 adds 于 2008-8-26 22:37 发表
轮胎是滚动，刹死了才是滑动好不

我知道啊，而且现在都有ABS，基本不会抱死。

但滚动摩擦又如何算呢？跟接触面积有无关系？

作者: adds 时间: 2008-8-26 22:46

滚动摩擦产生的条件是滚动物体和平面接触部分必须发生形变
形变的特点是是滚动的物体前方形成凸起，这样，支持力的水平分力阻碍平动，竖直分力阻碍转动滚动摩擦就这样产生
车轮压在地面时，一定会发生弹性形变，地面也会发生形变，但车轮的形变是主要的。宽胎的话车轮的形变加大，使车轮前部凸起部分更凸，加大了滚动摩擦力

以上百度后整理

作者: 罪恶台球师 时间: 2008-8-26 22:47

引用:

原帖由 隆子的三少爷 于 2008-8-26 22:41 发表

我知道啊，而且现在都有ABS，基本不会抱死。

但滚动摩擦又如何算呢？跟接触面积有无关系？

接触面积*材料的摩擦系数=摩擦力？？

物理不好，随便猜的

作者: 隆子的三少爷 时间: 2008-8-26 23:10 标题: 如果这样说，应该是窄胎弹性形变更大才对啊（压强更大）

引用:

原帖由 adds 于 2008-8-26 22:46 发表
滚动摩擦产生的条件是滚动物体和平面接触部分必须发生形变
形变的特点是是滚动的物体前方形成凸起，这样，支持力的水平分力阻碍平动，竖直分力阻碍转动滚动摩擦就这样产生
车轮压在地面时，一定会发生弹性形变，地 ...

如果这样说，应该是窄胎弹性形变更大才对啊（压强更大）

作者: foxesis 时间: 2008-8-26 23:10

LZ所说的实验是在假想的光滑平面上进行滑动摩擦，实际轮胎与地面接触一部分动能会转化为热能，宽胎面积大，转化的能量多，也就废油

作者: 隆子的三少爷 时间: 2008-8-26 23:11

引用:

原帖由 罪恶台球师 于 2008-8-26 22:47 发表

接触面积*材料的摩擦系数=摩擦力？？

物理不好，随便猜的

滑动摩擦力=压力*摩擦系数

作者: 隆子的三少爷 时间: 2008-8-26 23:13

引用:

原帖由 foxesis 于 2008-8-26 23:10 发表
LZ所说的实验是在假想的光滑平面上进行滑动摩擦，实际轮胎与地面接触一部分动能会转化为热能，宽胎面积大，转化的能量多，也就废油

转化的能量多跟摩擦力大小有关系么？

我问的是摩擦力。（如刹车距离是否会更短？在发动机牵引力足够的情况下起步是否会更快？）

作者: foxesis 时间: 2008-8-26 23:21

引用:

原帖由 隆子的三少爷 于 2008-8-26 23:11 发表

滑动摩擦力=压力*摩擦系数

跟你说了你说的滑动摩擦力是在理想条件下的公式，再去看看物理书吧
去找辆普通自行车和宽胎的山地车骑一下就知道谁费力了

作者: 隆子的三少爷 时间: 2008-8-26 23:26

引用:

原帖由 foxesis 于 2008-8-26 23:21 发表

跟你说了你说的滑动摩擦力是在理想条件下的公式，再去看看物理书吧
去找辆普通自行车和宽胎的山地车骑一下就知道谁费力了

我是想问原理。在物理上如何解释？

山地车费力当然知道，山地车的轮胎跟公路车材质、花纹都不同。而且谁的接地面积大还不好说呢，山地车都是独立花纹。

作者: foxesis 时间: 2008-8-26 23:30

虽然宽胎接地面积大了，压强变小了，但轮胎受到的阻力肯定增大，你可以认为轮胎每个点都受到路面的阻力，胎变宽了，自然阻力大，再想象一下如果把你的胎变的非常宽，是不是就开不动了呢？起步的时候是静滑动摩擦

作者: adolzero 时间: 2008-8-26 23:32

楼主,其实你在一楼就已经自己解答了.轮胎跟地面在刹车作用到轮胎抱死之前.都是静摩擦
我们常识的(中学课本上教的)摩擦力的公式为：摩擦力＝压力X摩擦因数 ,的确和面积没有关系..但那只是最简单的一个物理模型

严格意义上, 摩擦起源于分子间的吸引力,我们看到的接地面积,其实并不是真正的接地面积,分子之间真正接近产生引力的有效面积的总和称为有效接触面积, 在这个理论中,接触面积影响到摩擦力的大小,如果要代入到中学课本,那就是在刹车时,宽胎比窄胎所获得的摩擦系数更高而产生了更大的摩擦力.

至于ABS系统..只是防止轮胎进入滑动摩擦状态,而滑动摩擦力要小于最大静摩擦力.所以抱死以后轮胎刹车距离要大于装有ABS系统的车,由于最大静摩擦力产生在"静摩擦"到"滑动摩擦"的瞬间也就是轮胎抱死前瞬间..ABS的原理就是"抱死--松动--抱死-松动"来达到最大程度的刹车效率

作者: broomzhang 时间: 2008-8-27 01:42

哦，居然喷了这么久也没人喷到要点上。
给一篇很基础的科普文章吧：
http://www.ephyst.com/wlsl/files/mcssm.htm

我们中学所学的滑动摩擦定律实际就是库仑摩擦第一定律，
这是库仑在1781年总结的经验公式。因为是经验公式，所以它只是近似的，有适用范围的公式。
它描述的是“干摩擦”，并且要求“只要正向力不致大到使物体的接触面发生严重的变形，则所产生的最大静摩擦力Fs与接
触面积的大小无关。”
而汽车轮胎在汽车的重量下，其变形程度显然远远超出了库仑摩擦定律的适用范围。

作者: 小鱼 时间: 2008-8-27 10:03

换套宽胎试试油耗不就清楚了

作者: MAX 时间: 2008-8-27 19:33

怎么大家都没注意到F1的赛车的轮胎吗？好像都是没有花纹的吧，就是为了增大接地面积，增大摩擦力呀。

作者: 门徒 时间: 2008-8-27 21:50

靠。。。居然想用中学物理来解释这么专业的实际问题。。。
这里只要用微积分，求解不同大小接触面的摩擦力（大小和方向，不是向量）
就知道中学的那个肯定是不适用的

找个类比的方法，自己拿个摩擦力大的垫子之类的，折成不同大小的接触，放到地上自己拉一拉就知道了。。。
这个时候试验比起理论推导来的快。。。

作者: FernandoTorres 时间: 2008-8-27 22:32

引用:

原帖由 MAX 于 2008-8-27 19:33 发表
怎么大家都没注意到F1的赛车的轮胎吗？好像都是没有花纹的吧，就是为了增大接地面积，增大摩擦力呀。

233，如果F1没有下压力，轮胎宽3倍也没鸟用，一样起飞

作者: 隆子的三少爷 时间: 2008-8-28 11:17

引用:

原帖由 MAX 于 2008-8-27 19:33 发表
怎么大家都没注意到F1的赛车的轮胎吗？好像都是没有花纹的吧，就是为了增大接地面积，增大摩擦力呀。

早些年用的是光头胎，现在不准用了，但是明年又可以用了。
事实就是干地光头胎最强，因为在相同轮胎宽度下，接触面积最大。

作者: 萝卜 时间: 2008-8-28 11:28

http://www.mobile01.com/print.php?f=266&t=655618&p=3

请看

作者: sunix 时间: 2008-8-28 12:51

轮胎和地面接触不是一个面，而是无数个点和点的接触。

两个平面那是理想状态，物体表面都不是平整的……

宽胎面积大了，接触点就多了，当然阻力大了……

[ 本帖最后由 sunix 于 2008-8-28 12:55 编辑 ]

作者: MAX 时间: 2008-8-28 19:19

引用:

原帖由 FernandoTorres 于 2008-8-27 23:32 发表

233，如果F1没有下压力，轮胎宽3倍也没鸟用，一样起飞

我的意思是说，接地面积大，增加摩擦力，增加推进力。这不是在讨论轮胎吗，你扯到空气动力学上干啥。

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