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自行车前后轮所受摩擦力的方向

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同学们,当你骑自行车在大道上行驶时,你是否考虑过身下两轮上所受地面摩擦力的方向是否相同呢?可从下面三个角度回答这个问题.

(1)从摩擦力的作用看摩擦力总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势.如图1所示,当你用力蹬车时,后轮是主动轮,后轮与地面接触的A点相对于地面有向后运动的趋势,所以地面给它的摩擦力方向是向前的.此力是静摩擦力,是使自行车前进的动力.

而前轮则就不同了,前轮是从动轮.当后轮滚动使车身向前运动时,前轮的轴与车身连在一起,轴必定受到车身向前的推力作用,前轮跟地面接触的B点随车身一起都有向前运动的趋势,所以,前轮受的摩擦力是向后的,是滚动摩擦力,是自行车前进的阻力.

(2)从力的作用的相互性看如图2所示,你看过这种情形吗?自行车在泥泞的地面行走时,你有时会觉得脚蹬得很快,车却行走很慢甚至不走.而水和泥沙被后轮甩向后方,说明后轮对地面的作用力是向后的.由于力的作用是相互的,因而,地面对后轮的作用力是向前的.

(3)从力的作用效果看当用力蹬自行车悬空的后轮时,只见后轮快速旋转而自行车并不行走.由此可确信改变自行车的静止状态而使自行车向前行走的力,是地面施加给后轮的,因而后轮受到的摩擦力是向前的.

由上面的分析知,当自行车在受到脚的蹬力运动时,前后轮所受摩擦力方向是不同的.后轮所受摩擦力是动力,是我们需要的;而前轮所受摩擦力虽为阻力,但对人们也是必需的.我们就是通过控制车把而改变此力的方向,从而改变自行车的运动方向的;否则,自行车将因“勇往直前”而不能改变前进方向.

当然,如果自行车开始运动后,人不再用力时,前后轮均变成了从动轮,此时前轮和后轮受的摩擦力均向后了.

同学们也应知道,对于汽车这样的机动车,其情形与自行车相同.机动车主动轮与地面之间的静摩擦力就是人们常说的牵引力,且静摩擦力的大小随主动轮随地面之间相对运动趋势的增大而增大,同样情况下,最大静摩擦力大于滚动摩擦力.因而,司机可根据需要,通过控制系统使动力大于、等于或小于阻力,即实现机动车辆的加速与减速,再加上方向盘的作用,这些车辆能够实现“如意行”了.

通过学习,同学们要破除“摩擦力总是有害”的观念.事实上,离开了摩擦力,我们有包括衣食住行在内的很多事情都不能做.我们应该认真探究、学习摩擦力的知识,知道增大有益摩擦和减小有害摩擦的方法,才能更好地利用摩擦力或更有效地防止摩擦力给我们带来的危害.

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