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轮胎“吃软怕硬” 滚动摩擦力的小知识

轮胎“吃软怕硬” 滚动摩擦力的小知识 阿肯诺ACANU
2014-09-05
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导读:充气轮胎的广泛应用,让人们发现:柔软的充气轮胎虽然能够减少颠簸,但气压不足时却会让骑车人更加费力。这是为什么?

我们都知道滚动摩擦力小于滑动摩擦力,当时正是为了避免滑动摩擦而发明了轮子。但是随着现代技术的进步,人们发现车轮的滚动阻力时时刻刻都在阻碍轮子的转动,浪费能源。有什么办法能够减少滚动阻力,反击“轮子的逆袭”呢?

从最早的整体圆木车轮,到后来有轮辐的车轮,再到有金属材料包裹的近代车轮,轮子与地面接触的部分一直是硬邦邦的,但拉车的牛马们也没告诉我们这种车轮还挺省力。直到19世纪末,充气轮胎的广泛应用,才让人们发现:柔软的充气轮胎虽然能够减少颠簸,但气压不足时却会让骑车人更加费力。这是为什么?

原来,轮胎这东西“吃软怕硬”。虽然轮子与地面的滚动摩擦远远小于滑动摩擦,但是,滚动摩擦的大小与接触面有关。滚动物体在接触面上滚动或有滚动的趋势时,物体和接触面都会发生形变(图1),从而产生的对滚动的阻碍作用,这实际上是一种阻碍滚动的力矩。



当接触表面产生形变,物体受重力作用而陷入支承面(图2),同时物体本身也受到压缩而变形,当物体向前滚动时,接触处前方的支承面隆起,而使支承面作用于物体的合弹力的作用点从最低点向前移。正是这个弹力,相对于物体的质心产生一个阻碍物体滚动的力矩(图3),这就是轮胎越“软”,车子越费力的原因。




除了选择一条硬度合适的轮胎,随时注意轮胎的气压也是很有必要的。合适的气压可以减小行驶时滚动阻力,让骑行者可以随时了解轮胎的气压等情况,也是个不错的选择。



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