自行車行駛過(guò)程中摩擦力的分析

我們?cè)谧孕熊嚨男旭傔^(guò)程中都會(huì)碰到以下幾種情況：

(1)原地打滑

假如自行車向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，陷入了小坑，輪子會(huì)在坑里轉(zhuǎn)動(dòng)，在這過(guò)程中相接觸的各點(diǎn)相對(duì)地面是有速度的，即在表面滑行，所以它受到的是滑動(dòng)摩擦力。(如圖1)鏈條給輪子一個(gè)動(dòng)力使輪子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)地面對(duì)輪子總的摩擦力方向向前，此時(shí)摩擦力和運(yùn)動(dòng)方向相同，說(shuō)明摩擦力提供了動(dòng)力。

(2)剎車滑行

在平直的路面上，前輪、后輪剎車后，輪子不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)只在路面上滑行，受到的也是滑動(dòng)摩擦力。方向和運(yùn)動(dòng)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(dòng)中，車有一速度為V，(如圖2)我們先對(duì)后輪分析，后輪的整體有一向前的速度V，由于輪子滾動(dòng)，在圓周上有速度V′=ωr，因?yàn)槭莿蛩俚乃訴′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(dòng)的趨勢(shì)。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(guò)鏈條給后輪一個(gè)力使后輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)輪與地面光滑，則輪應(yīng)加速順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，說(shuō)明輪有相對(duì)地面向后的轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，因此后輪的摩擦力向前。前輪轉(zhuǎn)動(dòng)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(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，故前輪相對(duì)地面有向前的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。其摩擦力向后。

有些同學(xué)會(huì)說(shuō)自行車在勻速前進(jìn)時(shí)受到的是滾動(dòng)摩擦力，根據(jù)滾動(dòng)摩擦力的定義其實(shí)這也對(duì)。但我們必須知道滾動(dòng)摩擦力只是靜摩擦力的一種。

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