自行车上的摩擦力

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  生活中到处都有摩擦力,为了进一步了解摩擦力,锻炼同学们理论联系实际的能力,了解物理与实际生活的联系,下面介绍结构比较简单、应用比较广泛的自行车中的摩擦力。
  
  一、自行车上增大有益摩擦、减小有害摩擦的方法
  
  自行车的种类很多,不管是哪种自行车,增大和减小摩擦的方法都差不多。自行车上增大有益摩擦的方法大概有两种:(1)增加接触面的粗糙程度来增大摩擦;(2)用增大压力的方法来增大摩擦。自行车很多地方都采用了第(1)种方法来增大摩擦——增加接触面的粗糙程度来增大摩擦。例如:自行车把手、脚踏以及轮胎。
  也有一些地方,自行车是采用第(2)种方法——增大压力的方法来增大摩擦的。如:自行车上用来固定零件的螺丝和螺帽必须要悬紧,以增大压力,从而增大摩擦力,防止螺帽脱落(如图4)。自行车刹车时要用力,以增大刹皮和车圈之间的压力。增大摩擦力,尽快使车停止(如图5)。
  自行车上减少有害摩擦的方法大概也有两种:(1)利用滚动摩擦来减少摩擦;(2)给某些部件加润滑剂(使接触面相互分离)来减少摩擦。采用第(1)种方法来减少摩擦的有:有车轮处装有钢铁制的滚动轴承,内有很多小钢珠(如图6);采用第(2)种方法来减少摩擦的有:在转轴中经常上涂润滑油(如图7)。经过观察,我们发现不止是车轮的轮轴处有钢珠,凡是能转动的地方大部分都有。如车头、脚踏、中轴、后轮的飞轮等内部都有钢珠。
  摩擦力是非常重要的。如果没有了摩擦力:1、人骑车时手脚经常从把手和脚踏上滑下来。2、自行车刹车失灵,一旦行驶就停不下来。3、就算你拥有所有自行车的零件也拼装不了一辆完整的自行车,因为自行车各部件的组合,都需要用螺丝、螺帽来固定,而没有了摩擦力,螺丝、螺帽就无法去固定那些零件。因而也就无法用那些零件来拼装成完整的自行车了。另外,自行车的运动也是靠摩擦力。如果没有摩擦力,自行车就会在原地打滑。
  
  二、自行车是怎样利用摩擦运动和停止的
  
  当我们骑在自行车上时,由于人和自行车对地面有压力。轮胎和地面之间不光滑,因此自行车的车轮与路面之间有摩擦,后轮受到的摩擦力向前,前轮受到的摩擦力向后。当后轮受到摩擦力大于前轮受到的摩擦力时自行车就能启动起来。
  


  那在行驶过程中两轮不都向前转吗?摩擦力方向怎么会不一样呢?这是因为,后轮是动力轮。骑车时脚用力蹬脚踏,使后轮转动,但是轮子的接触面和地面之间没有相对运动,有相对运动的趋势,所以一直都是静摩擦力,不是滑动摩擦。由于车轮相对于地面有向后运动的趋势,所以后轮就会受到地面对它向前的摩擦力。(和人走路时脚受到的摩擦力一样,脚向后蹬地,与地面没有相对运动,只有向后运动的趋势,所以地面给人以向前的静摩擦力,这就是人前进的动力。)前轮原来的状态是静止的,由于车身的推动,使前轮相对于地面运动,运动方向也向前,所以受到地面对它向后的摩擦力。因此,前轮是阻力轮。它受到的摩擦力阻碍车的运动。当后轮受到的向前的摩擦力大于前轮受到的向后的摩擦力时。自行车就能由静止变为运动。这两个力大小相等时,自行车做匀速运动。
  当人们在地上推自行车前进时,前轮和后轮受到的摩擦力方向是怎样的呢?此时前轮和后轮都是阻力轮,都要受到地面对它向后的摩擦力。那谁和这两个力平衡呢?是地面对脚的向前的摩擦力。
  刹车以后,自行车会停止运动,是因为刹车时,刹皮与车圈间的滑动摩擦力,会阻碍车轮的转动。手的压力越大,刹皮对车圈的压力就越大,产生的摩擦力也就越大,后轮转动得就越慢。如果车骑得太快,紧急刹车时,后轮受到刹皮的摩擦力停止了运动,由于惯性,自行车还会继续向前运动。这时后轮与地面之间的摩擦就变为滑动摩擦力,方向向后,阻碍了自行车的运动,因此自行车就停下来了。
  


  自行车中的摩擦力很多,只要同学们认真地去研究,会举一反三,一定会有更多的发现。
  

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