我們在自行車的行駛過程中都會碰到以下幾種情況:
(1)原地打滑
假如自行車向前運(yùn)動時,陷入了小坑,輪子會在坑里轉(zhuǎn)動,在這過程中相接觸的各點(diǎn)相對地面是有速度的,即在表面滑行,所以它受到的是滑動摩擦力。(如圖1)鏈條給輪子一個動力使輪子順時針轉(zhuǎn)動地面對輪子總的摩擦力方向向前,此時摩擦力和運(yùn)動方向相同,說明摩擦力提供了動力。
(2)剎車滑行
在平直的路面上,前輪、后輪剎車后,輪子不會轉(zhuǎn)動只在路面上滑行,受到的也是滑動摩擦力。方向和運(yùn)動方向相反,摩擦力是阻力。
(3)勻速前進(jìn)
在車整體向前運(yùn)動中,車有一速度為V,(如圖2)我們先對后輪分析,后輪的整體有一向前的速度V,由于輪子滾動,在圓周上有速度V′=ωr,因為是勻速的所以V′的大小等于V。在輪子與地面的接觸點(diǎn)A,其合速度為0。所以在接觸的那一瞬間是靜止的,并且有向前運(yùn)動的趨勢。所以受到的是靜摩擦力。同理前輪也是靜摩擦力。
如果人通過鏈條給后輪一個力使后輪順時針轉(zhuǎn)動。設(shè)輪與地面光滑,則輪應(yīng)加速順時針轉(zhuǎn)動,說明輪有相對地面向后的轉(zhuǎn)動趨勢,因此后輪的摩擦力向前。前輪轉(zhuǎn)動是由于受到一推力的作用,若前輪與地面接觸光滑則前輪就不會轉(zhuǎn)動,故前輪相對地面有向前的運(yùn)動趨勢。其摩擦力向后。
有些同學(xué)會說自行車在勻速前進(jìn)時受到的是滾動摩擦力,根據(jù)滾動摩擦力的定義其實這也對。但我們必須知道滾動摩擦力只是靜摩擦力的一種。
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