中学知识求助:车辆轮胎摩擦力能有多大?

举例:假定有一辆发动机非常强,可以开200码的摩托车(极限功率突破20kw)

车子不做特殊的导流处理,高速行驶的气流不增加向下压力。

那动力就来自轮胎和地面的摩擦力,且只取决于摩擦系数和车重。

如果摩擦力不大,那速度破一两百后,风阻平方增大,轮胎摩擦力不足以提供向前的动力,车子必然加速不上去。

如果摩擦力很大,在静止的时候,为什么一个人就能推车。就算是按住刹车再推,克服最大的静摩擦,多加几个人也一样推得动 。

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6个答案
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几个点

1,轮胎摩擦力取决于轮胎接触面积,和采用的橡胶及花纹的摩擦系数相关,简单的乘法。接触面积又与车重、轮胎气压、车速等条件相关。在这里,如果轮胎滚动则采用“滚动摩擦系数”,捏死情况采用橡胶“摩擦系数”。这2个系数的差别可是很大的,直接决定了没刹车时1人汽车都可以推动,刹车时,摩托车3人都推不动。

2,现在技术下的发动机,大约只有20%的能量用于克服外部阻力,绝大部分能量用于克服内部机械阻力和变成热量。



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毛骡金属材料学博士

2016-10-03 11:08

具体的计算我不会。但是你好像搞错了一个问题:轮子滚动其实是滚动摩擦。

滚动摩擦和中学的学的动摩擦和静摩擦不太一样。轮子会滚动就是因为在静摩擦作用下,重心前移。所以轮子的任意一个面并没有与地面产生动摩擦。另一方面,摩擦是轮子滚动的前提,所以这里轮子与地面的摩擦不能算是阻力。所以,人推车跟摩擦力大小没啥关系。

汽车在行驶过程中,由于惯性作用,可能会导致轮子表面的线速度小于车子前进速度的情况,这种时候就是动摩擦,与压力有关(比如刹车的时候)。

至于第一个问题

车子不做特殊的导流处理,高速行驶的气流不增加向下压力。

那动力就来自轮胎和地面的摩擦力,且只取决于摩擦系数和车重。

汽车高速行驶依靠气流施加向下的压力,增加摩擦力是为了增加轮子的抓地力量。轮子的滚动是依靠静摩擦的……如果轮子转的太快,超过了静摩擦,就变成了动摩擦,那么轮子就会空转。电影上,起步地板油就会有这样的效果。

另外,由于车辆设计的缘故,高速行驶的时候,从车辆底部进入的空气会对车辆产生提升力(跟飞机机翼的原理一样),有些跑车会增加腹板以减少这种升力,但是这样做同时会阻碍发动机散热。所以更多的是在汽车顶部增加导流设备以增加来自上部的压力。但是,这种压力一般只有当汽车时速超过一定数值以后才会有明显的效果。100公里以下的车速根本没有影响。低速车辆更多的是依靠自重来增加压力。

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Mr.Tech摄影爱好者,汽车专业学生

2016-10-29 22:08

其实汽车轮子的摩擦还是一个挺复杂的问题,有多复杂呢,现在也没人敢说完全搞懂。。对汽车进行设计计算的时候也是各种近似。不过LZ的问题用一些基本的定性分析就可以解决了。

就像@毛骡 所说一样,除非抱死,也就是刹车的时候车轮完全不转,”按在在地上摩擦摩擦“,其他的时候车轮的摩擦是更多的体现为一个滚动摩擦(其实橡胶轮胎也是一直在变滚边滑的,只不过滑动的距离只占轮胎运动距离的百分之几,也就是滑移率只有百分之几)。滚动摩擦存在的原因主要是轮胎的滑动、轮胎的变形(火车的钢制车轮几乎不变形,所以阻力小的吓人),还有车轮与车轴的阻力等,体现成一个力矩的形式。不过分析的时候一般用这个力矩除轮胎半径,得到一个力,而这个力“恰好应该”作用在轮胎和地面的接触点。一般说轮胎的“摩擦力”指的就是它,注意:当轮胎滚动时,这个“力”实际上并不存在,并且根据汽车的运动状况不断变化。

接下来的分析就好办了。LZ说高速时驱动力与风阻平衡,此时驱动轮的力矩通过轮胎传递到地面上,这个力矩主要成因是轮胎的变形,具体一点说就是地面对轮胎的支持力此时并不通过轮心,形成一个力矩。此时显然可以计算出一个“摩擦力”用以分析计算,但是要注意这个力并不实际存在。刹车的时候,制动作用的地方是车轮和车身之间,也就是相当于车轴转动的阻力变得很大,也造成了滚动的力矩加大。当然这时候多加外力车是可以推动的,只要推动的里大于用上文方法计算出的车轮“摩擦力”。而高速行驶的时候,则是空气阻力与计算出的摩擦力(此时这个力是驱动力,相信LZ能明白,这里就不再解释了)平衡。不过空气阻力与速度平方成正比,当阻力太大,汽车发动机全负荷运行产生的力矩刚好和它平衡时,这也就是最高车速。而制动时能产生的最大力矩则是在车轮刚要抱死前那一瞬间(ABS的作用就是把制动恰好控制到这一点附近的),这个力要大于汽车最大的驱动力。这意味着,同时踩住刹车和油门,车不能动,这是出于安全考虑(非紧急状况别这么玩,这么做对手动档自动档都非常伤车)。


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阳离子交换树脂精灵药物制剂工艺,线操纵特技航空模型,亚音速空气动力...

2016-11-01 18:55
支持者: Zoymin

人力车都能跑到138kph............只是极速的话对轮胎真没卵子要求


真正对抓地力要求高的是Top Fuel


比赛开始:由定时器控制的离合器开始将动力传递给车轮。车轮在强大扭矩的作用下被压皱。
0.1秒后:赛车前轮稍稍离开地面。
0.4秒后:被压皱的车轮(后轮)在旋转离心力作用下,迅速膨胀——轮胎直径从36英寸扩展至43英寸。
18米:赛车冲出18米后,速度达到64千米/小时。
0.6秒:驾驶员所经受的最大加速度达到4.5个G,这几乎与航天员在发射时所经受的加速度相同。
0.7秒:急速的车速和强大的动力使车轮摇摆的难以控制。此时,内部的定时控制装置会延迟发动机的点火正时,以避免赛车失控。
0.9秒:前轮大约在45米处着地。此时,车速为160千米/小时。
1.1秒:前后扰流板产生的下压力使赛车能够获得更好的地面附着力。同时,下压力还会让底盘变弯,从而使后轮获得更多动力。
1.2秒:赛车在60米处的速度超过了240千米/小时。
1.5秒:点火正时重新恢复。
2.0秒:赛车在90米处的车速达到320千米/小时。
2.5秒:发动机每分钟烧掉近300升的硝基甲烷,平均每100千米消耗2300多豪升硝基甲烷。
3.0秒:5个离合器片全部参与工作,转速达到6500转/分钟。
3.5秒:在200米处,车速为440千米/小时。
3.8秒:位于离合器上的重块在离心力的作用下对飞轮增加压力。
4.0秒:在300米处,车速为480千米/小时。
4.5秒:赛车的速度达到约530千米/小时。

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你的问题有两个,题目有一个,正文末尾有一个。

题目的问题:车辆轮胎滑动摩擦力一般是其压力的0.6-1倍。滚动摩擦力一般是其压力的0.1倍。

末尾的问题:摩托车重量100KG,不刹车的话,滚动摩擦力也就100N,相当于举起10KG需要的力,一个人当然能推动。刹车的话,滑动摩擦力大约800N,相当于举起80KG需要的力,几个人一起当然也能推动。

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