自行车上的摩擦力

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；要戴上流线型的头盔。传统的自行车的车圈是靠辐条来紧固的，五十多根辐条在空气中高速切割，凭空增添了多少阻力啊！怎么办，去掉所有的车条，换成一块圆板，这样增大了重量却减小了切割空气的阻力，可能也合算。