为什么骑自行车轮胎没气时会更费力?

作者: Frions

来源: 中科院物理所

发布日期: 2019-06-14 11:21:55

本文通过问答形式解释了为什么骑自行车轮胎没气时会更费力的物理原理,涉及静摩擦力、滚动摩擦以及力矩的概念。

想必不少人都有过骑自行车的经历,轮胎没气的自行车骑起来可费力了!这不,问答专栏的小伙伴和这个问题杠上了,浪费了不少脑细胞,哎!小编也是醉了,既然骑着很费力,举着不就好了吗?(安静的吃手手)

因为阻碍车轮转动的阻力力矩增加了。首先,车子前行与滑动摩擦没有什么关系,是静摩擦力使车前行。不过,整体可以看做车轮与地面的滚动摩擦。

我们先从静止的车轮讲起,此时车胎内气压均匀,但由于接触面积的不同导致支持力的分布如图:各点支持力的合力通过轮轴与重力大小相等、方向相反,没有引入力矩。当主动轮开始滚动时,由于动力矩的存在,导致轮胎左右两侧支持力分布不均衡。这时支持力的合力就不通过车轴了,而是会引入一个力矩,如下图。支持力的力矩阻碍车轮的转动。当轮胎没气时,车胎内气压变小,接触距离面积变大,接触距离变长。

支持力合力的力臂变长了,导致阻碍力矩变大,因此骑着更加费力了,示意图如下。公式:【F=P·S(力=压强·面积)】 【M=L x F(力矩=力臂×力)】

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