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車輪的摩擦力方向怎樣判斷

汽車 更新时间:2024-07-05 13:25:20

在高中物理學習中,對于摩擦力方向的判斷,是同學們普遍感到較難的問題之一,尤其是靜摩擦力的方向的判斷。課本中說,靜摩擦力的方向總是沿着接觸面,并且跟物體相對運動趨勢的方向相反。

車輪的摩擦力方向怎樣判斷(地面給車輪的摩擦力)1

所謂相對運動趨勢,是指兩者之間沒有相對運動,但是又有運動的趨勢,既為想動而未動的狀态,對于這種狀态,顯然是比較難于判斷的。如果是像物體在斜面上,和斜面保持相對靜止的這種情況,我們很容易判斷物體有相對斜面下滑的趨勢,但有些情況就比較難判斷,比如人在走路的時候,地面和腳之間的靜摩擦力方向問題,車子行駛時,地面給車輪的摩擦力方向問題。

車輪的摩擦力方向怎樣判斷(地面給車輪的摩擦力)2

首先,我們要明确,人在走路的時候,人的腳和地面之間是有摩擦力的,而且是靜摩擦力。因為,人在走路的時候,腳和地面是相對靜止的,沒有發生滑動,腳和地面之間發生滑動是走不了路的。另一方面,人在向前走的時候,腳掌是向後蹬的,就是說腳掌相對地面有向後運動的趨勢。那麼,地面給腳的靜摩擦力方向,應該與相對運動趨勢的方向相反,即地面給腳的靜摩擦力方向是向前的,也就是人行進的方向。

其實,上面這一結論,從動力的角度去理解是合理的。大家想,如果我們把整個人作為研究對象,這個人在走路時,必然有提供其向前的動力,這個力不可能是向下的重力和地面對人向上的支持力,隻能是地面給腳的靜摩擦力,既然提供的是動力,這個靜摩擦力方向必然是向前的。

車輪的摩擦力方向怎樣判斷(地面給車輪的摩擦力)3

行駛的車子,地面給車輪的摩擦力方向判斷,比人走路時,地面給腳的摩擦力方向的判斷要複雜一點。第一點,我們要理解無滑動行駛的車子,地面和車輪之間是靜摩擦力,同學們可以把車輪與地面接觸的地方放大,在車輪轉動的瞬間,兩者之間是沒有相對運動的,但是有相對運動的趨勢。第二點,我們要對車輪進行區分,分别叫做主動輪和被動輪,或者分别叫做驅動輪和從動輪。

車輪的摩擦力方向怎樣判斷(地面給車輪的摩擦力)4

以自行車為例。自行車的後輪是主動輪(驅動輪),是人用力踩踏腳踏闆,通過鍊條齒輪帶動自行車後輪轉動。注意,這時候同學們把後輪與地面接觸的地方在頭腦中做放大處理,此時,後輪相對地面有向後滑的趨勢,但是卻沒有滑動,地面提供了給後輪的靜摩擦力,其方向是向前的。

自行車的前輪是從動輪(被動輪),是被推着轉動的,同樣,我們把車輪與地面接觸的地方做放大處理,外力推着車輪向前,車輪有相對地面向前運動的趨勢,所以地面給前車輪的靜摩擦力的方向是向後的。

車輪的摩擦力方向怎樣判斷(地面給車輪的摩擦力)5

行駛的車子,地面給車輪的摩擦力,方向是向前的還是向後的?其實回答這個問題,要區分主動輪(驅動輪)和從動輪(被動輪),地面對主動輪的摩擦力方向是向前的,可以說是車子行駛的動力,而地面對從動輪的摩擦力方向是向後的,是阻礙車子前進的阻力。

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