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自行车刹车问题研究

2018-12-21罗坤胜陈恩谱恩施州教科院湖北恩施湖北省恩施高中湖北恩施

新课程(下) 2018年10期

罗坤胜,陈恩谱(.恩施州教科院,湖北 恩施;.湖北省恩施高中,湖北 恩施)

说明一下,本文讨论的是捏后轮刹车的情况。

一、问题的提出

捏刹车时,刹车片与后轮钢圈之间产生压力,进而使得刹车片对后轮钢圈产生滑动摩擦力,这个摩擦力使后轮角速度减小(即产生角加速度);可是自行车车体减速,并不能靠这个滑动摩擦内力来实现,而是需要系统外力,这个系统外力只能是地面给车胎的摩擦力。那么,这个地面摩擦力是如何产生的?这个摩擦力是静摩擦力,还是滑动摩擦力?

另外,刹车捏得越紧,车体减速就越快,即加速度大,这意味着地面对车胎的摩擦力增大了,那么,地面摩擦力怎么会随着捏刹松紧而变化呢?刹车片对钢圈的滑动摩擦力,与地面给车胎的摩擦力具体是什么定量关系?

二、问题的分析

若地面给车胎的摩擦力是滑动摩擦力,由Ff=μFN可知,这个摩擦力就不会随着捏刹松紧而变化,很明显,这个摩擦力要变化,就只能是静摩擦力;经验表明,捏刹不够紧时,并不会出现车胎打滑的现象,车轮在地面上仍然是纯滚动——车胎上与地面接触的那个点仍然相对地面是静止的,因此,地面对车胎的摩擦力,一般情况下,就一定是静摩擦力。

刹车片对钢圈的摩擦力,使后轮角速度减小的同时,如果地面光滑,则车体将维持原来的速度,那么,车胎上与地面接触处对地将有向前的相对速度:V相对=V-WR——也就是说,地面粗糙时,车胎上与地面接触处有相……

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