在玩辐条的过程中,玩家不可避免地要经常和内胎轮胎打交道。 而且圈内流传着一句话:“轮胎越宽,抓地力越好”。 从理论上讲,这句话是成立的。
轮胎的抓地力就是摩擦力。 不知道大家是否还记得小学时的数学公式:
F=μ×N(摩擦系数×常压)
于是问题一下子来了,材料(摩擦系数)不变,车重(正压)不变,不管换多宽的轮胎,摩擦力F都是一样的。
相信很多理智的车友都会觉得“抓地力与接触面积(轮毂的长度)无关”。 那么广为流传的辐条宽胎理论从何而来呢? 明天,我将带大家深入聊一聊关于宽胎的“谣言”。 下面的内容我会坚持用大家看得懂的语言来写。
F=μ×N( × ),虽然广为人知,不管你记得不记得,它是摩擦理论的最浓缩版,真正的摩擦理论要复杂得多,为了让你更清楚地理解主题,明天我会花几分钟给你一点数学,我会避免冗长的理论推导。
先来看一个困扰很多人的问题:
同一块木头按照右图中A、B两个位置放在地上。 驱动它们时摩擦力是否相同?
(这个问题搞清楚了,摩擦力和接触面积的关系就搞清楚了,宽胎理论自然也就搞清楚了。)
宏观接触面积 VS 微观接触面积
物体的微观表面是凹凸不平的,虽然实际上相互接触的部分非常有限。 比如一张名片放在光滑的桌面上摩擦力的定义和产生条件,我们通常感受到的接触面积就是名片的面积,称为宏接触面积摩擦力的定义和产生条件,名片盒才是真正的接触面积桌面大概不到10%,方便的是微观接触面积,虽然真正影响摩擦力的是微观接触面积,而且很多时候我们会被眼睛看到的宏观接触面积弄糊涂.
请记住:微观接触面积越大,摩擦力越大。 (有时候眼睛看到的并不全面)
其实我说的还是太具体了。 可能很多人对这个概念还比较陌生。 让我再给你看一个反例。
很多人可能都用过苹果手机,就算没用过,你见过别人用过吗? 将手指按在手机的HOME部分,就好像手掌在接触整个键盘,从微观接触面积来看,实际接触键盘的面积似乎只占大约一半,见右图:
在了解了摩擦力(轮毂抓地力)和微观接触面积(轮毂长度)之间的关系之后,让我们了解当正压力(车辆重量)降低时会发生什么。 从微观上看,所有的物体还是会有一定的弹性,正压会降低,接触面的变形也会减少(就像右手按下HOME键一样,中间越用力手指微观接触面积会越大,微观接触面积越大),所以微观接触面积也会减小,最终的摩擦力也会减小。
所以记住一件事:“你压得越紧,摩擦力就越大。”
回到铁块,假设A和B的宏观接触面积为3:1,接触浮力为1:3,那么在单位地面面积内,B有更多的微观接触点。
假设铁块是“线弹性”的,即三倍的接触浮力可以换取三倍的微观接触点密度,而B的宏观接触面积只有A的1/3,所以最后A和B的微观接触面积还是一样的(3*1/3=1),所以摩擦力应该是一样的。
如果铁块的弹性是非线性的呢? 也就是说,接触浮力的三倍不等于微观接触点密度的三倍,所以B的摩擦力肯定比A大。在这种情况下,驱动A会比较吃力更大的摩擦力,让我们的耳朵又一次误导了我们。
在日常生活中,很多物体的微观表面接触面积都具有非线性弹性的特点,就连我们的皮肤也不例外,所以在现实生活中,同样的压力下,接触面积越大,摩擦力就越大。 我们再来看看轮胎。 轮毂的原材料是橡胶。 可以说,橡胶是一种非常特殊的材料。 它具有化学中特别典型的“非线性”特性,因此接触面积效应会特别显着。 在同等条件下,更大的接触面积可以带来更大的摩擦力,也就是抓地力。
因此,辐条传闻中的“轮胎越宽,抓地力越强”是符合数学基础的,这也是辐条传闻中为数不多的正解之一。