问题标题:
关于自行车前轮的摩擦力网上大都说向后,我先自己来回答一个.不考虑轴承的摩擦,加速是向后,匀速是零,减速时向前.匀速时可以想象把轮子提起来,并且继续以这个速度走,或者地面突然
问题描述:
关于自行车前轮的摩擦力
网上大都说向后,我先自己来回答一个.
不考虑轴承的摩擦,加速是向后,匀速是零,减速时向前.匀速时可以想象把轮子提起来,并且继续以这个速度走,或者地面突然变成了光滑面,轮子都没有打滑的趋势,摩擦力是零.但是现实中,提起前轮并让它转起来,不再施力不久就会停下来,说明轴承显然没这么理想.减速向前,比如刹后轮的闸,这时前轮类似于驱动轮,可以想象成提起前轮,使它滚动后再贴到地面上,会受向前的摩擦力.
也就是说轴承理想时,轮子和地面不论多粗糙,匀速滚动的轮子都会不停地滚下去.
现实中,加速时,后轮向前,前轮向后;匀速时,由于轴承间的摩擦,前轮需要有一个向后的小力来平衡它,后轮摩擦力向前来匀速,人登后轮使后轮匀速,所以此时人克服的实际上是轴承间的摩擦;人不登时,前后轮都受轴承间的摩擦而减速转动,地面给它们的力都是向后的;刹前闸时,前轮受地面向后的力,后轮受向前的力;刹后闸时,前轮受地面向前的力,后轮受向后的力.
陈高鹏回答:
你的前半段分析是对的,预先让轮子转起来,轮子就会受到地面向前的摩擦力,所以轮子会向前滚动.
但是,摩擦力对轮子产生的转动效果,是阻碍轮子的转动的,所以即使轴承理想,轮子也会停下来.
李昌刚回答:
恩,也许是你说的太简略,看不出有什么道理,不过还是谢谢你。向前的摩擦力就是在阻碍前轮的高速转动。
陈高鹏回答:
1.轴承理想时,轮子和地面不论多粗糙,匀速滚动的轮子都会不停地滚下去。——正确。向前的摩擦力阻碍轮子的转动,轮子会停止。但是如果放开轮子,让其自由前进。达到一定条件时,摩擦力就会消失。所以轮子会不停地滚动下去。2.轮子受到地面的摩擦力的方向问题,这是一个复杂的问题,你的分析是有道理的。“网上大都说向后”——简单地这样认为,是不对的。3.如果要具体分析轮子受力情况的变化,就必须知道转动与平动的联系。就某个轮子而言,要想在地面上无滑动地滚动,必须满足v=ωR,三个物理量分别为平动速度、转动角速度、轮半径——这个通过几何知识就可推导预先使轮子转动,然后放下,此时,平动效果为0,转动效果为ωR,显然不符合要求。所以,轮子受到向前的摩擦力,导致v增大,ω减小,转动动能转化为平动动能,直到v=ωR。如果在初态,v>ωR,则轮子受到向后的摩擦力,导致v减小,ω增大,平动动能转化为转动动能,直到v=ωR。可以说,地面的摩擦力方向完全取决于v与ωR的大小关系。
李昌刚回答:
谢谢,你的v=ωR是个很好的补充。
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