剎車時汽車與地面摩擦力增加了嗎

時間 2021-06-01 05:06:46

1樓:愛思考的小紙片

可以以單個車輪為研究物件做受力分析,如下圖。

車輪順時針旋轉,當施加制動時,會產生FN的壓力作用到閘瓦上,使得閘瓦貼上車輪踏面(簡單起見,此處就假設直接作用在車輪踏面上),從而產生制動器的制動力F(也就是你問題中所說的制動力),與此同時,車輪和地面之間有摩擦力f,這個摩擦力就是地面的制動力。

以車輪為研究物件,則可以得到對於旋轉車輪來說,旋轉的減速度為θ,車輪轉動慣量為I,則

I ·θ = F·R - f·R

該表示式表面,F和f這兩個力的力矩差值,用於使車輪減速,假如兩個力是一樣大的,車輪就不會減速。那麼f到底是和什麼相關呢?我們下面以車輛為研究物件分析。

以車輛為研究物件,F是屬於內力,這個力不會對車輛制動產生任何的幫助。想讓車輛減速,只能依靠f這個外力。

但是f這個力比較特殊,不是簡單的滾動摩擦或者滑動摩擦,而是蠕滑,也就是滾動中帶有一定的滑行。

f的大小會跟滑行的深度(滑移率)相關,但不是線性相關,而是類似於下圖這種。

也就是說如果我想讓f變大,只需要讓車輪和地面之間能有一定的滑動就行,但是這個滑動不能太大,大了的話反而會讓摩擦力減小(就是所謂的抱死)。

最後上結論

我們平常所說的制動力是指閘片和制動盤之間的摩擦力(上圖中的F),但是實際上這個力不是最終的制動力,只是乙個間接的作用力。我們實際所需要的制動力是車輪和地面之間的摩擦力f,但是這個力無法直接作用,只能間接的通過F來觸發。在一定範圍內,f會跟隨F的變化而發生變化,只不過在這個變化過程中其實是輪和地面之間的滑移在不斷變化,由於這個滑移是一種微觀狀態,我們無法直接觀察到。

但是由於f有最大值,如果F不斷增大的時候,超出了f的最大限制,那麼f就無法跟隨,滑移率會不斷增加,超過最大值就會進入不平衡的「雪崩」狀態,f快速減小,而這會導致上面公式I ·θ = F·R - f·R中, F·R - f·R會快速增大,那麼在車輪轉動慣量一定的情況下,車輪的旋轉減速度會快速增大,車輪快速減速,這個減速度超過了車輛的減速度,那麼最終的結果只能是——車輪抱死。

2樓:

首先要對車輛制動過程進行乙個簡要的受力分析

剎車過程中,通過剎車片和剎車鉗的摩擦,降低車輪的滾動速度,而車身的速度又拖著輪胎以一定的速度滾動,這樣就產生了地面和輪胎之間的相對運動趨勢,從而形成了地面對輪胎摩擦力,這個摩擦力通過車軸傳遞給車身,形成了制動力

如果把車身、剎車片、輪胎加到一起看成乙個系統,那麼就是地面對輪胎的摩擦力形成了制動力

那麼,如果想要獲得最好的剎車效果,必然要產生最大的摩擦力。我們物理課學過最大靜摩擦力大於滑動摩擦力,所以,最好的剎車效果應該是出現在滑動摩擦出現之前的。也就是輪胎和地面接觸的地方應該沒有相對位移(俗稱打滑)出現,這樣才能獲得最大的摩擦力,才能獲得最好的制動力

如果車輪抱死,勢必要產生打滑,反而無法提供良好的制動力。同時,因為輪胎不抓地了,除了制動之外的調整方向等操作,效果也大打折扣,在車輛駕駛過程中是十分危險的。

所以車輛上採用乙個配置叫ABS,車輛防抱死系統,讓輪胎在出現打滑之前放鬆一下剎車鉗,讓輪胎和地面在打滑的邊緣遊走,從而獲得最好的制動效果

3樓:Jun Chang

一般來說,最大靜摩擦力大於動摩擦力。汽車剎車時,不希望地面對輪胎的靜摩擦力變為動摩擦力(因為輪胎滾動時與地面接觸點相對靜止,而最大靜摩擦力比動摩擦力更大),因此剎車時不希望車輪抱死(抱死後車輪與地面的摩擦力就變成了動摩擦力,阻力反而變小了)。這樣就可以利用最大靜摩擦力大於動摩擦力的特點,在更短的距離上減速。

否則如果靜摩擦力變成動摩擦力,因為動摩擦力小,反而需要更長的距離才能停住。

汽車前進,靠的是地面對輪胎的摩擦力?摩擦力是阻力,怎麼能成前進的推動力?

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