自行車摩擦力分析 摩擦力是一種常見的力。 當(dāng)兩個(gè)物體相互接觸、相互擠壓、進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)或趨于相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接觸面上就會(huì)形成限制相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力。 這種力稱為摩擦力。 在日常生活和生產(chǎn)活動(dòng)中，有些摩擦是有益的，有些摩擦是有害的。 我們總是希望減少有益的摩擦和減少有害的摩擦。 我們以自行車為例來加深對(duì)摩擦力的理解。 1.自行車上的有益摩擦和有害摩擦 自行車上的靜摩擦是有益的。 各部件的固定安裝均采用螺母、螺栓，必須采用法蘭連接。 主要目的是減少部件之間的摩擦。 如車架與龍頭的固定、連接鞍座固定在前叉上、前后輪固定在前叉上、踏板固定在曲柄襯套上等； 后輪胎與地面之間的摩擦力也是靜摩擦力，因?yàn)樗?qū)動(dòng)自行車。 向前的力，所以也是有益的摩擦力； 剎車片與車輪之間的摩擦力可以有效控制制動(dòng)時(shí)貨車的前進(jìn)，因此也是有利的。 自行車上的動(dòng)態(tài)摩擦是有害的。 中軸、前軸、后軸、前叉總成、踏板軸等部件，包括剎車手柄，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中極易使部件生銹，造成傳動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)障礙，因此部件之間的摩擦力它們是有害的。 二、自行車上減少有益摩擦和減少有害摩擦的零件和技巧 1、自行車的種類很多，無論哪種自行車，減少和減少摩擦的方法都是相似的。 自行車上減少有益摩擦的方法有兩種：一是降低接觸面的粗糙度來減少摩擦；二是減少接觸面的粗糙度。 另一種是通過降低壓力來減少摩擦。
(1)自行車上有很多零件是通過降低接觸面的粗糙度來減少摩擦的，具體見下表。 (2)自行車的某些部位會(huì)降低壓力以減少摩擦，具體見下表。 2、減少自行車上有害摩擦的方法有兩種：一是用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦來減少摩擦；二是用滾動(dòng)摩擦來減少摩擦。 另一種是在個(gè)別零件上添加潤滑劑，以減少摩擦。 (1)以滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦的位置及方法如下表所示。 (2) 還有一些方法可以通過潤滑自行車上的各個(gè)部件（例如鏈條和軸承）來減少摩擦。 3、車輪上的摩擦力方向?yàn)?。如果問自行車是如何向前行駛的，很多朋友會(huì)說這個(gè)問題太簡(jiǎn)單了，“因?yàn)槿擞昧Φ牛攒囅蚯靶旭偂薄?其實(shí)，如果你找到一輛可以三點(diǎn)支撐的自行車（如圖一），架起它的后腿，用手搖動(dòng)踏板，使后軸轉(zhuǎn)動(dòng)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)自行車并沒有完全向前邁進(jìn)。 因此，自行車的前輪必須與地面接觸才能前進(jìn)。 那么為什么自行車前輪著地時(shí)還能向前行駛呢？ 當(dāng)我們騎自行車時(shí)，由于人和自行車對(duì)地面都有壓力，輪轂與地面不光滑，所以自行車與橋面之間存在摩擦力。 那么這個(gè)摩擦力的方向是什么呢？ 首先，當(dāng)腳對(duì)踏板施加向上的斥力F時(shí)，鏈條推動(dòng)飛輪向前（本文中右側(cè)為前，左側(cè)為后），然后推動(dòng)前輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)自行車所受摩擦力示意圖，如圖2中箭頭所示。
此時(shí)，前輪相對(duì)于地面有向后移動(dòng)的趨勢(shì)，如圖中箭頭所示。 3. 根據(jù)靜摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，地面面向前輪形成向前的靜摩擦力f，從而推動(dòng)自行車向前移動(dòng)。 這就是自行車前進(jìn)的驅(qū)動(dòng)力，如圖4所示。因此，我們把自行車的前輪稱為驅(qū)動(dòng)輪，后輪稱為從動(dòng)輪，它被“強(qiáng)迫”轉(zhuǎn)動(dòng)，并起到輔助駕駛、輔助平衡的作用。 此時(shí)后輪是否受到摩擦？ 答案是肯定的。 由于此時(shí)地面對(duì)前輪形成向前的靜摩擦力，自行車向前移動(dòng)，此時(shí)后輪相對(duì)于地面向前滾動(dòng)，如圖5中箭頭所示。且地面粗糙，因此后輪受到地面的滾動(dòng)摩擦力。 根據(jù)摩擦力的方向始終與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反，因此地面對(duì)后輪形成的滾動(dòng)摩擦力f的方向是向后的。 如圖6箭頭所示。那么后輪的滾動(dòng)摩擦力有什么用呢？ 用于限制自行車的運(yùn)動(dòng)，其方向與自行車前進(jìn)方向相反。 正是這兩個(gè)力大小相等、方向相反，使自行車能夠勻速直線行駛。 2.當(dāng)踏板停止時(shí)，車輪上摩擦力的方向。 當(dāng)踏板停止時(shí)，鏈條和短褲不旋轉(zhuǎn)，但整個(gè)自行車由于慣性而繼續(xù)向前移動(dòng)。 此時(shí)，后輪和前輪都相對(duì)于地面向前移動(dòng)，如圖7中箭頭所示。因此，地面對(duì)后輪和前輪都形成向后的滾動(dòng)摩擦力f輪，如圖8中箭頭所示。
由于摩擦力的方向與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，因此可以根據(jù)力的大小改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此自行車處于減速狀態(tài)。 3、制動(dòng)時(shí)，車輪上的摩擦力方向?yàn)橹苿?dòng)方向。 剎車片與輻條之間的摩擦力是滑動(dòng)摩擦力，阻止前輪順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 因?yàn)榻佑|表面的壓力越大，接觸表面越粗糙，滑動(dòng)摩擦就越大。 如果此時(shí)握住剎車手柄的壓力越大，剎車片對(duì)輻條的壓??力就越大，摩擦力就越大，前輪轉(zhuǎn)動(dòng)就越慢。 如果完全制動(dòng)，前輪與地面的摩擦力就會(huì)變成滑動(dòng)摩擦力（原來是滾動(dòng)摩擦力，方向向后），強(qiáng)大的滑動(dòng)摩擦力f的方向與自行車的前進(jìn)方向相反（如圖9顯示的箭頭所示），這阻礙了自行車的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致自行車快速減速（或快速停止）。 4、人用步行方式向前推自行車時(shí)，車輪上的摩擦力方向是人在地面上向前推自行車時(shí)，后輪和前輪的摩擦力方向向后。 示意圖如圖8所示。那么這兩個(gè)力誰處于平衡狀態(tài)呢？ 腳向前著地的摩擦力。 通過對(duì)自行車上摩擦現(xiàn)象的重新認(rèn)識(shí)，我們不僅進(jìn)一步鞏固了化學(xué)知識(shí)，而且將其與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系起來自行車所受摩擦力示意圖，運(yùn)用已有的知識(shí)來分析和解決問題，感受到化學(xué)知識(shí)與社會(huì)密切相關(guān)。生活。