自行车中的摩擦力

骑自行车学摩擦力

我们的衣食住行处处离不开摩擦力。为了进一步了解摩擦力，锻炼自己理论联系实际能力，了解物理与实际生活的联系，我们对结构比较简单，应用比较广泛的自行车进行了研究。

一、利用摩擦力作为动力

——自行车为什么能前进？

我们在用力蹬的时候,自行车只所以能向前运动是摩擦力起作用的缘故。先假设整车原地不动,当人们用力蹬车时,脚蹬子带动轮盘一起转动,然后通过链条传递给后车轮,后轮变开始转动,这时后轮胎的接地点要相对于地面向后运

动。假若自行车跟地面没摩擦,或者说摩擦力等于零。那

么它就只能在原地转动。

实际上车胎接地点与地面之间不可能无摩擦,当人用

力蹬车时,轮胎要转动,使接地点有相对于地面向后发生

相对运动的趋势,这时,轮胎接地点受到地面所提供的向

前的摩擦力,正常情况下自行车后胎接地点与地面之间只

有发生相对运动的趋势而不会发生相对滑动,因此车胎受

到的是静摩擦力。如图1所示。

前轮在整车前进的过程中,是在地面上被动滚动的,就如同一个圆木在平面上滚动一样,受到的是跟相对运动方向相反的滚动摩擦,即方向向后的滚动摩擦力,它的作用是阻碍整车向前运动。

摩擦力对于骑自行车是非常重要的。如果没有了摩擦力，人骑车时手脚经常从把手和脚踏上滑下来，自行车刹车失灵，一旦行驶就停不下来。就算你要把自行车的零件拼装一辆完整的自行车也很难：因为自行车各部件的组合，都需要用螺丝、螺帽来固定，而没有了摩擦力，螺丝、螺帽就无法去固定那些零件了，因而也就无法用那些零件来拼装成完整的自行车了。另外，自行车的运动也是靠的摩擦力。如果没有摩擦力，自行车就会在原地打滑。

二、压力越大，摩擦力越大

——自行车为什么能停止？

制动装置（刹车）在自行车中有着十分重要的作用。刹车不灵而导致的交通事故屡见不鲜，自行车是采用什么方法来制动的呢？

自行车的刹车是利用摩擦力使自行车减速和停止前进。如图1所

示，当我们使用刹车时，刹皮与车轮间的摩擦力，使车轮停止运动或

速度减小，车轮与地面见的摩擦力由滚动摩擦变成滑动摩擦，强大的

滑动摩擦力方向与自行车前进方向相反，使自行车迅速减速（或迅速

停止运动）。

三、增大粗糙程度，增大摩擦力

——自行车外胎上为什么有凸凹不平的花纹？

如图2所示，自行车外胎上有凸凹不平的花纹，可以增大自行车与地面间的粗糙程度，来增大摩擦力，防止自行车打滑。

急刹车时，滑动摩擦力对车辆外胎磨损十分大，若使轮子总处于滚动，而不滑动时，

则可避免对车轮磨损。因此可设想在自行车上另设置一刹车备用（可金属、橡胶……），平时运动时，刹盘提起脱离地面，刹车时，将刹盘按下与地面接触，使刹盘在地面滑动，产生滑动摩擦力，使车辆迅速减速直至停止，避免自行车外胎磨损。另外，自行车的把手、脚踏都刻有花纹来增大摩擦（如图3、4所示）。

图2：轮胎做有花纹图3：自行车的把手做成有花纹的图4：自行车的踏脚有花

纹

四、滚动摩擦力比滑动摩擦力小

——自行车哪些地方安钢珠？为什么安钢珠？

自行车应当骑起来越轻松、越灵活才越好、越省力，所以在自行车转动的地方，中轴、后轴、车把转动处，脚蹬转动处、飞轮等地方，都安有钢珠。转动地方安装钢珠是为了减小摩擦力，保护零件，节省动力，因为滚动摩擦比滑动摩擦小得多，用滚动来代替滑动可以大大减小摩擦，并经常加润滑油，使接触面彼此离开，摩擦变得更小、更省

力。