2018/10/04

磨平的輪胎磨擦力沒有比較小

何謂摩擦力?
簡單的說,摩擦力就是影響東西移動時的阻力。例如以1公斤重的力量推一張桌子,桌子仍然靜止不動,則桌子和地面的摩擦力就是1公斤重。因為桌子仍為靜止,因此該摩擦力又稱「靜摩擦力」。如果改以2公斤重的力量推桌子仍然靜止,則摩擦力則為2公斤重,我們也可以用「兩力平衡」的觀點來視之。
摩擦力和接觸面積大小無關
如果將一個表面材質都一樣,但是面積大小不同的東西,先以較小面積和地板接觸來推動,然後再以較大面積和地板接觸來推動,哪一個接觸面積產生的摩擦力較大呢?一般我們都會直覺的回答:較大面積的摩擦力較大,但其實是一樣的。因為摩擦力大小和接觸面積大小無關,只和接觸面的材質物體的重量有關。因此當同一物體時,重量是相同的,表面材質一樣,因此摩擦力相同。

觀念大考驗
一、既然接觸面大小無關摩擦力,那麼汽車輪胎有無凹凸紋路,摩擦力相同嗎?如果相同,為什麼胎紋磨平了,我們都覺得行車會很危險?胎紋的作用又是什麼?
答:
1.輪胎有無凹凸紋路,表示接觸面積的大小不同,因此和地面產生的摩擦力的確相同。這可以解釋賽車的輪胎是平面的(又稱光頭胎),但不用擔心摩擦力太小的問題。
2.輪胎磨平了,一來表示輪子變薄了,爆胎的可能性增加。二來車子行走在不同的路面條件上,因此胎紋有其他的功能在。
3.胎紋的作用其中很重要的功能是排水。因為當地面有水時,改變了接觸面的性質,因此大大的降低輪胎和地面原本的摩擦力,這時候胎紋可以發揮排水的功能,減少車子打滑,回復原本應有的摩擦力
    另外橡膠質的輪胎極富彈性與形變能力,因此胎紋可以在不同凹凸路面中和地面緊密的嵌合,發揮更為牢固的抓地力。如果胎紋磨平了或輪胎沒氣了,輪胎和地面的摩擦力也會因此受到一些改變。

自我練習思考:
1.10公斤重的力量推車子,車子保持不動,此時車子受到的摩擦力為何?
2.腳踏車輪胎有氣或沒氣時,輪胎和地面的摩擦力一樣嗎?為什麼沒氣的輪胎騎起來比較費力呢?

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