在玩輻條的過(guò)程中,玩家不可避免地要經(jīng)常和內(nèi)胎輪胎打交道。 而且圈內(nèi)流傳著一句話:“輪胎越寬,抓地力越好”。 從理論上講,這句話是成立的。
輪胎的抓地力就是摩擦力。 不知道大家是否還記得小學(xué)時(shí)的數(shù)學(xué)公式:
F=μ×N(摩擦系數(shù)×常壓)
于是問(wèn)題一下子來(lái)了,材料(摩擦系數(shù))不變,車(chē)重(正壓)不變,不管換多寬的輪胎,摩擦力F都是一樣的。
相信很多理智的車(chē)友都會(huì)覺(jué)得“抓地力與接觸面積(輪轂的長(zhǎng)度)無(wú)關(guān)”。 那么廣為流傳的輻條寬胎理論從何而來(lái)呢? 明天,我將帶大家深入聊一聊關(guān)于寬胎的“謠言”。 下面的內(nèi)容我會(huì)堅(jiān)持用大家看得懂的語(yǔ)言來(lái)寫(xiě)。
F=μ×N( × ),雖然廣為人知,不管你記得不記得,它是摩擦理論的最濃縮版,真正的摩擦理論要復(fù)雜得多,為了讓你更清楚地理解主題,明天我會(huì)花幾分鐘給你一點(diǎn)數(shù)學(xué),我會(huì)避免冗長(zhǎng)的理論推導(dǎo)。
先來(lái)看一個(gè)困擾很多人的問(wèn)題:
同一塊木頭按照右圖中A、B兩個(gè)位置放在地上。 驅(qū)動(dòng)它們時(shí)摩擦力是否相同?
(這個(gè)問(wèn)題搞清楚了,摩擦力和接觸面積的關(guān)系就搞清楚了,寬胎理論自然也就搞清楚了。)
宏觀接觸面積 VS 微觀接觸面積
物體的微觀表面是凹凸不平的,雖然實(shí)際上相互接觸的部分非常有限。 比如一張名片放在光滑的桌面上摩擦力的定義和產(chǎn)生條件,我們通常感受到的接觸面積就是名片的面積,稱(chēng)為宏接觸面積摩擦力的定義和產(chǎn)生條件,名片盒才是真正的接觸面積桌面大概不到10%,方便的是微觀接觸面積,雖然真正影響摩擦力的是微觀接觸面積,而且很多時(shí)候我們會(huì)被眼睛看到的宏觀接觸面積弄糊涂.
請(qǐng)記?。何⒂^接觸面積越大,摩擦力越大。 (有時(shí)候眼睛看到的并不全面)
其實(shí)我說(shuō)的還是太具體了。 可能很多人對(duì)這個(gè)概念還比較陌生。 讓我再給你看一個(gè)反例。
很多人可能都用過(guò)蘋(píng)果手機(jī),就算沒(méi)用過(guò),你見(jiàn)過(guò)別人用過(guò)嗎? 將手指按在手機(jī)的HOME部分,就好像手掌在接觸整個(gè)鍵盤(pán),從微觀接觸面積來(lái)看,實(shí)際接觸鍵盤(pán)的面積似乎只占大約一半,見(jiàn)右圖:
在了解了摩擦力(輪轂抓地力)和微觀接觸面積(輪轂長(zhǎng)度)之間的關(guān)系之后,讓我們了解當(dāng)正壓力(車(chē)輛重量)降低時(shí)會(huì)發(fā)生什么。 從微觀上看,所有的物體還是會(huì)有一定的彈性,正壓會(huì)降低,接觸面的變形也會(huì)減少(就像右手按下HOME鍵一樣,中間越用力手指微觀接觸面積會(huì)越大,微觀接觸面積越大),所以微觀接觸面積也會(huì)減小,最終的摩擦力也會(huì)減小。
所以記住一件事:“你壓得越緊,摩擦力就越大?!?span style="display:none">usq物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
回到鐵塊,假設(shè)A和B的宏觀接觸面積為3:1,接觸浮力為1:3,那么在單位地面面積內(nèi),B有更多的微觀接觸點(diǎn)。
假設(shè)鐵塊是“線彈性”的,即三倍的接觸浮力可以換取三倍的微觀接觸點(diǎn)密度,而B(niǎo)的宏觀接觸面積只有A的1/3,所以最后A和B的微觀接觸面積還是一樣的(3*1/3=1),所以摩擦力應(yīng)該是一樣的。
如果鐵塊的彈性是非線性的呢? 也就是說(shuō),接觸浮力的三倍不等于微觀接觸點(diǎn)密度的三倍,所以B的摩擦力肯定比A大。在這種情況下,驅(qū)動(dòng)A會(huì)比較吃力更大的摩擦力,讓我們的耳朵又一次誤導(dǎo)了我們。
在日常生活中,很多物體的微觀表面接觸面積都具有非線性彈性的特點(diǎn),就連我們的皮膚也不例外,所以在現(xiàn)實(shí)生活中,同樣的壓力下,接觸面積越大,摩擦力就越大。 我們?cè)賮?lái)看看輪胎。 輪轂的原材料是橡膠。 可以說(shuō),橡膠是一種非常特殊的材料。 它具有化學(xué)中特別典型的“非線性”特性,因此接觸面積效應(yīng)會(huì)特別顯著。 在同等條件下,更大的接觸面積可以帶來(lái)更大的摩擦力,也就是抓地力。
因此,輻條傳聞中的“輪胎越寬,抓地力越強(qiáng)”是符合數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的,這也是輻條傳聞中為數(shù)不多的正解之一。