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为什么完全抱死的车轮与地面摩擦力下降?

这个问题要牵涉到轮胎动力学了,我这里进行简单的解释好了,想要详细了解的话参考《轮胎动力学》这本书哈~为什么完全抱死的车轮与地面摩擦力下降?

首先要说明两个很多人的误区

【1】轮胎与地面的摩擦力(又叫附着力)F与轮胎的打滑程度并不是成线性关系的。不是简单的正比或者反比关系。

【2】车辆相对地面的运动不能简单地用滑动摩擦或者滚动摩擦来解释,因为在中学物理中,滑动摩擦与滚动摩擦都是理想情况,都是假设物体的变形是线性的。而实际上轮胎的变形相当复杂,涉及到轮胎橡胶的变形与轮胎内部气体的变形,所以不能简单地用滑动摩擦或者滚动摩擦来解释。

那么,抛开之前的误区,让我们重新来理解一下轮胎与地面的关系吧。实际上,轮胎要想受到地面的驱动力,必须要有一点点滑动,但是不能很大。如果很大的话,就变成轮胎打滑了。在汽车轮胎学的研究过程中,研究者们发现用轮胎与地面的相对滑动来研究摩擦力最为直接,于是,产生了一个概念:滑移率
为什么完全抱死的车轮与地面摩擦力下降?

滑移率是用来衡量车轮的打滑程度的。计算也很简单,这里还是不给出了。还是定性地介绍一下吧。滑移率是一个介于0到1的数值。当滑移率趋近于0的时候,车轮几乎不打滑;当滑移率接近1的时候,车轮完全打滑,即完全抱死。

那么,滑移率与摩擦力(也就是附着力)有什么样的关系呢?这是题主想问的关键了。实际上,这两者的关系是任何公式都推导不出的,所以这个关系都是实验测量得到的,而且大量实验发现不论是何种轮胎,这个关系大致上是一样的。这个关系可以用以下曲线表示:

为什么完全抱死的车轮与地面摩擦力下降?

图中牵涉到一个叫“附着系数”的概念,实际上,这就是传说中的“摩擦因数f”了。这么理解就行了。

我想题主应该说的是纵向的摩擦力了,纵向摩擦力的大小是正比于纵向附着系数。可以看到,随着滑移率增大,纵向附着系数是先增大后减小的。实际上,就像之前说的,汽车要运动,车轮就必须有一定的滑动,也就是说,滑移率一般都处于下降段,而且一般都处于ABS控制的范围内,即一般出于阴影所表示的附着力最大的范围内。可以看到,随着滑移率的增加,附着系数降低,摩擦力(附着力)也降低。当滑移率到达1时,即车轮完全抱死,这时候摩擦力最低了

于是,完全抱死的车轮与地面摩擦力下降。原理就是这样啦!

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