自行车上的摩擦力

1、物理学是一门基础学科，它研究自然界广泛存在的各种最基本的运动形态。 它为自然界物质结构、 相互作用、 运动规律提供了一幅丰富多彩、 结构严谨的图 画。生活中， 物理现象无处不在， 无时不有。 就拿自行车来说吧， 其与物理学也 有着密切的联系。下面就让我们来研究一下与自行车有关的摩擦知识。一、轮胎 1轮胎上有花纹有宝石花纹、蝴蝶花纹、鹿角花纹、竹节花纹轮胎上花纹 有什么作用？联系日常生活经验分析，如果有两个瓶子，一个是瓶盖带花纹的，一个是不 带花纹的 不带花纹的瓶子使劲儿也打不开， 带花纹的瓶子能拧开 轮胎也是这 个道理，如果没有花纹的话，在路面上行驶可能就会打滑摩擦力的大小跟两个因素有关： 压

2、力的大小、接触面的粗糙程度。 压力越大， 摩擦力越大； 接触面越粗糙， 摩擦力越大。 自行车外胎有凸凹不平的花纹， 这是 通过增大自行车与地面间的粗糙程度， 来增大摩擦力的， 其目的是为了防止自行 车打滑。2 自行车为什么能前进？行进中自行车两轮受到的摩擦力方向一致吗？在骑自行车时， 由于人和自行车对地面有压力， 轮胎和地面之间不光滑， 因 此自行车与路面之间有摩擦， 不过，要问自行车为何能前进？行进中自行车两轮 受到的摩擦力方向是否一致？要弄清这个问题， 首先要正确理解摩擦力的概念 摩擦力产生于相互接触的 有相对运动的两个物体间， 且阻碍物体的这种相对运动 要使车轮与地面产生相 对运动，首先

3、必须有力作用在车轮上， 这个力即脚施于踏板的力 正是由于这个 力作用才使后轮逆时针转动， 此时后轮与地面间产生相对运动， 而摩擦力就是阻 碍这种运动的因此，后轮受到的摩擦力向前那么，前轮的情况怎样呢？不难看出，前轮是受后轮驱动才有向前运动的趋 势的， 正因为如此， 地面才给前轮向后的摩擦力， 由此可见， 两轮受到摩擦力方 向不同，人们将后轮称为主动轮，将前轮称为从动轮不过， 当人们在地上推自行车前进时， 前轮和后轮的摩擦力方向都向后。 那 谁和这两个力平衡呢？脚对地面的摩擦力向前！ 人对车的作用力和前轮和后轮受 的摩擦力平衡。3 刹车以后，自行车为何能停止？刹车时， 刹皮与车圈间的摩擦力， 会

4、阻碍后轮的转动。 手的压力越大， 刹皮 对车圈的压力就越大， 产生的摩擦力也就越大， 后轮就转动的越慢。 如果完全刹 死，这时后轮与地面之间的摩擦就变为滑动摩擦力 （原来为滚动摩擦， 方向向前）， 方向向后，阻碍了自行车的运动，因此就停下来了。二、钢珠自行车哪些地方安有钢珠？为什么安钢珠？ 在自行车的前轴、 中轴、后轴、 车把转动处， 脚蹬转动处等地方， 都安有钢珠。 人们骑自行车总是希望轻松、 灵 活、省力。而用滚动代替滑动就可以大大减小摩擦力， 因此要在自行车转动的地 方安装钢珠， 我们可以经常加润滑油， 使接触面彼此离开， 这样就可以使摩擦力 变得更小。三、自行车车把套、 脚踏板以及刹车

5、块处均刻有一些花纹， 并且使用摩擦大的材 料，增大摩擦力。 车把上如果少了花纹的话， 人的手掌抓车把也会不听使唤的 所 以车把上、脚踏板以及刹车块的花纹都是为了增大摩擦力四、行进中受到空气的摩擦阻力 为了提高车速，骑车时都想让车速尽量地快，认为骑快车和慢车克服的阻力 是一样的。但这个合乎逻辑，合乎科学的推理好象和我们实际的感觉并不一致。慢骑就 是省力，而骑快车每蹬一下都很费力。 是科学道理出了毛病还是我们的两条腿有毛病？都不 是，是大脑出了毛病，分析问题的方法有毛病。我们忽略了空气的阻力。 这个因素到底能不能忽略？影响小就忽略， 影响大 就不能忽略。 空气阻力和地面摩擦阻力不同， 不是一成不变

6、的， 速度低时很小可 以忽略， 速度高时， 就会变得很大， 就不能忽略了， 而且会成为影响速度的主要 因素。流体的阻力有它的规律，气体和流体对运动物体的阻力是随速度变化的， 速度越高， 阻力越大。 阻力和速度不是成正比， 当气体是与物体某一个面相摩擦 时，阻力与速度平方成正比；当气体与物体的各个面都摩擦时，阻力与速度的 6 次方成正比。 显然，当自行车的速度成为原来的二倍的时候， 空气的阻力增大到 原来的 64倍，速度变为原来的 3倍时，空气阻力变为原来的 729倍。所以自行 车运动员要把成绩再提高一点都是十分困难的。 这已经不是体育的问题，而是物 理的问题了。运动员要调整骑车的姿态，减小迎风面积；运动员要穿紧身的高弹 的服装，尽可能地减小阻力；要戴上流线型