車子輪胎在地面滾動受到的摩擦力方向到底是向前還是向後的問題。在水平地面做純滾動的輪胎,從移動的角度來看摩擦力如向後則速度將減慢,但從轉動的角度來看,摩擦力如向後則則產生的力矩將使車輪轉速變快。這問題到底出在哪裡?請看解析。
解析
從上面問題的分析來看,輪胎如為剛體,在水平剛體的地面上滾動,應不受摩擦力,否則將產生前後矛盾的現象。真正的輪胎在地面上滾動,除了的空氣阻力的因素之外,輪胎與地面並非剛體,故會變形,使得地面對輪胎的正向力不會通過轉軸,產生一較大的反向力矩,此矛盾現象便不存在。
另外像是前輪傳動的汽車在水平路面上行駛,如正在加速前進,則前輪受到地面的摩擦力向前,後輪受到地面的摩擦力向後。從移動或轉動的角度來分析都不會有問題。從轉動的角度來看,後輪向前加速轉動的力矩來自地面的摩擦力,因此受到摩擦力的方向必須向後。從移動的角度來看,車子向前加速的力量來自於前輪受到的摩擦力,因此受到摩擦力的方向必須向前,前輪向前加速轉動的力矩主要來自於傳動軸,不是來自摩擦力,因此不會有矛盾的問題。
資料來源:http://www.ck.tp.edu.tw/~pxhuang/phy-news/friction.html
本文於 修改第 1 次