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什么是滚动阻力?车轮在向前阻力是什么关系?

更新时间:2023-06-29 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

老司机(包括骑自行车的人)都知道给轮胎充气,这样才能跑得快,省油省力,而且气不宜太满。 如果轮胎气压过高,车身振动会增大(这不是汽车震动),舒适性较差,车轮抓地力不足,容易发生爆胎。 有人说轮胎气压相当于人的血糖,太高或太低都不好,从安全和轮胎寿命的角度来看,这也是事实。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

胎压就像血糖一样,太低或太高都有害Qzv物理好资源网(原物理ok网)

学过小学数学的同学都知道,滚动摩擦力相当于静摩擦力,老司机也知道,轮胎气压越低,滚动阻力越大。 那么滚动摩擦力、静摩擦力、滚动阻力之间有什么关系呢? 它们只是名字不同吗? 本文为您详细分析。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

哪些是滚动阻力?Qzv物理好资源网(原物理ok网)

车轮在向前滚动的过程中是有阻力的,也就是说不可能还滚下去,不加油的话总会停一会儿。 什么是滚动阻力? 它是如何工作的? 我们先从转动袋子开始,这样可以更直观。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

正午立方体盒子翻滚时的受力情况Qzv物理好资源网(原物理ok网)

设袋子的重力为G; 我们以袋子一角的O点为支点车轮摩擦力受力分析,使其滚动,滚动过程中O点与地面的瞬时相对速度为0,所以称O为瞬时中心; 推动袋子的力为P。由此可见,滚动袋子的阻力为G·e。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

当袋子处于稳定状态时,G·e值最大,表示滚动阻力最大; 随着袋子滚动,力臂e越来越小,滚动阻力也变小; 当袋子重心过瞬时中心O时,e为0,滚动阻力为0; 那么我们就不再需要推袋子了,它又可以达到稳定状态。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

在此过程中,滚动摩擦力f是维持瞬时中心O位置的力,与N和摩擦系数有关。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

轮子不是方的车轮摩擦力受力分析,是圆的。 所以我们需要分析车轮在正方形内滚动过程中的受力:Qzv物理好资源网(原物理ok网)

从圆、12 边形到圆的滚动力Qzv物理好资源网(原物理ok网)

上图中,P为推动滚动的力,G为重力,N为重力G的斥力,f为摩擦力,O为瞬时中心,e为N从原作用点 O' 在 P 的作用下到瞬时中心的偏转量,h 为从 P 到瞬时中心 O 的力臂。(注:h 不是圆的直径;瞬时中心为 O轮子滚动时,接触点O为瞬时不动点,O'为动点,而不是O'。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

由图可知,车轮的滚动阻力与其重力G和挠度e有关,滚动阻力为G·e。 车轮与桥面之间的刚性越大,气越强,车越轻,车轮越圆,e宽度越小,滚动阻力也越小。 反之,在车重一定的情况下,如果轮胎气压不足,轮毂会被压扁一点,或者桥面较软,O'与瞬时中心O的距离e越大,则滚动阻力G·e。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

横滨c盘两个滚动阻力_车轮阻力很大_车轮摩擦力受力分析Qzv物理好资源网(原物理ok网)

列车轮轨接触面积很小,滚动阻力也很小Qzv物理好资源网(原物理ok网)

什么是滚动摩擦力?Qzv物理好资源网(原物理ok网)

抓地力是滚动摩擦力,在车轮滚动过程中起到稳定瞬时中心的作用。 只有当车轮与地面的摩擦力足够大时,车轮才能不抱死,否则无法前进。 相反,更大的抓地力也可以缩短制动距离。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

当f=0时,不会发生滚动; 若车轮被抱死,f为滑动摩擦力; 只有当摩擦力f足够大,使O与地面瞬间保持相对静止时,小车才能向上移动。 此时,滚动摩擦力f就是静摩擦力。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

F1赛车漂移,其前轮处于滑动摩擦状态Qzv物理好资源网(原物理ok网)

值得注意的是,静摩擦扭矩=静摩擦系数×法向压力。 在滚动摩擦的情况下,车轮与桥面的摩擦系数和车辆重量不变,“抓地力”应与车轮与地面的接触面积无关。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

难道是老司机的经验有误?Qzv物理好资源网(原物理ok网)

我们知道滚动摩擦力矩f=N·eQzv物理好资源网(原物理ok网)

车轮滚动时,f=静摩擦力矩=正压力×静摩擦系数Qzv物理好资源网(原物理ok网)

N等于正压力,但e实际上并不是静摩擦系数,它们只是等价关系。 车辆的橡胶轮不是刚体。 当与地面接触时,在压力作用下,橡胶内胎的表面会与地面的粗糙表面咬合。 当接触面积变大时,咬合面增多,其最大静摩擦系数也急剧下降。 为此,在正压恒定的情况下,车轮与地面的接触面积更大,其抓地力更强,更不易抱死。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

老司机说得对。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

F1赛车使用厚光面轮胎来增强抓地力Qzv物理好资源网(原物理ok网)

例外的是,在冰雪桥上行驶时,宽轮胎比窄轮胎浮力小,因此更容易抱死。 这时应使用雪地轮胎或改装雪地防滑链,减少咬合面积,这样可以降低静摩擦系数。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

汽车是靠滚动摩擦力推动的吗Qzv物理好资源网(原物理ok网)

从下面两节的分析,我们可以初步得出一个推论:虽然数值可能相同,但滚动摩擦力和滚动阻力并不是同一个力,它们的化学概念也不同。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

横滨c盘两个滚动阻力_车轮摩擦力受力分析_车轮阻力很大Qzv物理好资源网(原物理ok网)

滚动阻力是限制汽车前进的力,那么滚动摩擦力是驱动汽车前进的力吗?Qzv物理好资源网(原物理ok网)

自行车有两个大小相同的轮子,我们来分析一下它们的受力情况:Qzv物理好资源网(原物理ok网)

骑行时车轮上的力Qzv物理好资源网(原物理ok网)

自行车的前轮和后轮的摩擦方向相反,这是由其动力源决定的。 自行车一般采用后轴驱动(后驱小型货车也一样),前轮的摩擦力f为主动摩擦力,后轮的摩擦力f为被动摩擦力。 无论是主动摩擦力还是被动摩擦力,它们对瞬时中心O都没有扭转作用。对于滚动轮来说,摩擦力f既不是阻力,也不是动力,只是稳定瞬时中心O,使得不会产生滑动位移。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

真正驱动汽车前进的是作用于后轮轴心的旋转质心,表现为侧倾力矩P·h。 当P·h克服滚动阻力矩G·e时,车轮即可向前滚动。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

总结Qzv物理好资源网(原物理ok网)

1、滚动摩擦是滚动的条件。 车轮在滚动过程中,滚动摩擦力起到稳定瞬时中心的作用,保证了在滚动过程中仍有一个点与桥面保持静止。 虽然它不能向前推动车轮,也不能向后拖动车轮,但只有在车轮没有锁死的情况下,货车才能移动。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

滚筒Qzv物理好资源网(原物理ok网)

2、滚动摩擦力的大小取决于静摩擦系数和车轮与地面之间的法向压力。 由于橡胶内胎是弹性体,减少接触面积可以降低静摩擦系数,因此稍低的胎压可以降低抓地力。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

3、滚动阻力和滚动摩擦是不同的化学概念。 滚动阻力不具有摩擦特性。 轮毂瞬时中心与重心之间滚动阻力臂的厚度决定了滚动阻力。 轮胎气压不足会导致滚动阻力增大。 。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

4、车轮转动时,滚动阻力和摩擦阻力同时存在。 老司机希望在减少摩擦阻力的同时,尽可能减少滚动阻力,这样驾驶才能安全、快速、省油。Qzv物理好资源网(原物理ok网)

宽轮胎可以减少地面接触面积并提高抓地力,同时保持轮胎压力Qzv物理好资源网(原物理ok网)

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