自行車前進依靠的是輪胎與地面的摩擦力。那這個摩擦力大小确定嗎?如果确定,那麼自行車速度的極限是不是就由摩擦力決定的呢?
什麼是摩擦力?兩個接觸的物體,當它們發生相對運動或具有相對運動的趨勢時,就會在接觸面上産生阻礙相對運動的力,這種力就叫做摩擦力。摩擦力的大小決定因素是,摩擦力的大小跟物體的接觸面的粗糙程度有關,且跟物體間的壓力成正比,而兩跟兩物體相接觸的面積大小無關,跟滑動的速度也無關。
我們來分析自行車在行進過程中的受力。豎直方向有重力與地面的支撐力,是一對平衡力,可以不考慮它們。水平方向有摩擦力和阻力。摩擦力是這樣的:當人們踩動腳踏闆,使後輪向後轉動,給地面一個向後的力;與車輪接觸的地面同時也給後輪胎一個向前的力,自行車就前行了。這是唯一能使自行車前行的力!阻力主要來自空氣,自行車的速度越快,空氣阻力越大。
人和車重力一定,因此在輪胎接觸面的壓力就是一個定值;輪胎的花紋不變在同一馬路上行進,接觸面粗糙程度也是一個定值。當人們騎行時,隻要摩擦力大于阻力,自行車就會加速前行。摩擦力等于阻力時,自行車的速度就達到極限了。比如環法自行車比賽,平路沖刺紀錄是每小時82千米。當然,人們為了創造紀錄,想方設法減少風阻提高速度。據說最高時速可達200公裡以上。當然自行車的速度與機械傳動也有關系,今天我們忽略此問題。
各位看官,你還知道哪些摩擦力的特别事例,歡迎你來分享。
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