车轮摩擦力的方向
自行车中的物理知识
自行车涉及了许多物理知识，现归纳如下：声的现象：自行车车铃的把手经过手的拨动，带动了齿轮，齿轮使带有弹簧锤的轴旋转起来，弹簧锤敲打铃盖，车铃就叮铃响。
拨动自行车的车铃能发声，是因为振动的物体能发声，用手按住铃盖，铃声振动停止。
光的现象：自行车的尾灯的反射面由很多红色的立方体直角组，可以把照在尾灯上的光向各个方向反射，使车后各个方向上的人均能看到红色的光，以防止交通事故的发生。
摩擦的现象：1．车的前轴、中轴、后轴上装有滚动轴承及润滑油，车轮是圆形的，是为了减少摩擦。
2．车外胎、把手塑料套和脚踏板上都刻有花纹，车的把手上有凹槽，是为了增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。
3．若车铃不响，是因为轴与齿轮之间的咬合部分太涩了，加几滴油润滑，减小摩擦。
4．车把的塑料套紧套在车把套上，是为了增大与车把套的压力来增大摩擦。
5．刹车时，应用力捏车闸，是为了增大压力来增大摩擦。
6．旋紧自行车各种紧固螺丝，是为了增大压力来增大摩擦。
7．自行车的前轮为从动轮，摩擦力的方向向后，与运动的方向相反。
后轮为主动轮，摩擦力的方向向前，与车运动的方向相同。
紧急刹车时，轮子与地面的摩擦属于滑动摩擦。
压强的现象：1．自行车的坐垫呈马鞍型，它能够增大坐垫与人体的接触面积，以减小臀部的压强。
2．脚蹬板很宽，也是为了增大与脚的接触面积，以减小脚部的压强。
3．用橡胶制成的车胎并且打足气，是为了通过减轻压力来减小对地面的压强，同时通过弹力的作用可起缓冲作用。
4．给车胎打气时，越打越费力，车胎越硬，是因为越打里面的气体越多，里面的压强越大。
杠杆的现象：1．控制前轮转向的杠杆──车把：是省力杠杆，人们用很小的力就能转动自行车前轮来控制自行车运动方向和平衡。
2．控制刹车闸的杠杆──车把上的闸把：是省力杠杆，人们用很小的力就能使车闸以比较大的压力压到车轮的钢圈上。
3．支持人重和货重的杠杆──三角杠、货架、前叉、后三角杠：用以形成车重和承重。
4．中轴上的脚蹬和花盘齿轮：组成省力轮轴，因为脚蹬半径大于花盘齿轮的半径。
如何正确判断摩擦力的方向
如何正确判断摩擦力的方向两个相互接触的物体，当它们要发生或已发生相对运动时，就会在接触面上产生一种阻碍相对运动的力，这种力就叫做摩擦力。
摩擦力发生在两个相互接触的物体之间，并且这两个物体“要发生或已发生相对运动”，这里的“要发生”是一种运动趋势，物体并没有发生相对运动，这种摩擦力叫静摩擦力。
静摩擦力就是阻碍这种相对运动的趋势，所以静摩擦力的方向就与这个相对运动趋势的方向相反；已经发生了相对运动，产生的摩擦力叫滑动摩擦力，滑动摩擦力的方向也与这个相对运动的方向相反。
人走路的时候，脚用力向后蹬地，人脚相对地面有向后的运动趋势，地面就阻碍人脚向后运动，所以就产生了向前的静摩擦力，在这个静摩擦力的作用下，人就向前运动了。
当骑自行车向前运动的时候，人用力蹬车，通过链条传动，驱动后轮转动，后轮上与地面接触的点相对地面就产生了向后滑动的趋势，地面对后轮产生了向前的静摩擦力，在这个摩擦力的作用下，自行车就向前运动起来了；而前轮在后轮的推动作用下也要向前运动，地面就阻碍它向前，所以就产生了向后的摩擦力。
这个摩擦力也是静摩擦力。
当停止蹬车依靠惯性滑行或者人行走推行自行车时，前后轮都时被动轮，地面对它们产生的摩擦力都是向后的。
由此可见：摩擦力有时候是物体运动的驱动力，有时充当了物体运动的阻力。
当摩擦力充当动力时，摩擦力的方向与物体运动的方向相同；当摩擦力充当阻力时，摩擦力的方向与物体运动的方向相反。
例1 小强同学某次锻炼身体时，沿竖直杆上爬，若他上爬过程中的某一段可以看作是匀速直线运动，则这段过程中（）A. 杆对他的摩擦力和他受到的重力是一对平衡力B. 他对杆的压力和他受到的重力是一对平衡力C. 杆对他的摩擦力和他受到的重力合力方向竖直向下D. 杆对他的摩擦力和他受到的重力合力方向竖直向上解析：部分同学认为人向上爬杆，摩擦力阻碍人向上运动，摩擦力的方向向下，没有从根本上理解摩擦力产生的实质，无论是人向上匀速爬杆还是沿杆匀速下滑，人握紧杆是向下用力，手相对于杆来说有一个向下运动的趋势，由于摩擦力阻碍物体的相对运动趋势，摩擦力的方向向上，大小等于人的重力，所以杆对人的摩擦力和人受到的重力是一对平衡力。
摩擦力方向与运动方向的关系
摩擦力方向与运动方向的关系
摩擦力是指两个物体表面之间由于相互接触而产生的阻碍相对滑动或相对运动的力。
摩擦力的方向与物体的运动方向和相对位置有关。
1.静摩擦力：当两个物体相对位置不发生变化时，称为静摩擦。
在这种情况下，摩擦力的方向与预期的运动方向相反。
也就是说，摩擦力会阻碍物体开始运动，直到外力克服了静摩擦力，物体才会开始滑动。
如果我们想把一个静止的物体推动，我们需要施加足够大的力，以克服静摩擦力。
2.动摩擦力：一旦物体开始运动，就会产生动摩擦。
与静摩擦不同的是，动摩擦力的方向与物体的运动方向相反，也就是说，动摩擦力的方向与速度方向相反。
动摩擦力的大小通常比静摩擦力小，这也是为什么推动一个物体比维持它的运动更容易的原因。
总结起来，摩擦力的方向与运动方向的关系如下：
1.静摩擦力的方向与预期的运动方向相反，阻碍物体开始运动。
2.动摩擦力的方向与物体的运动方向相反，阻碍物体继续运动。
需要注意的是，摩擦力的大小取决于物体之间的表面特性以及它们之间的压力。
摩擦力对于日常生活和各种机械装置的设计都有重要影响，因此在工程和物理学中，研究和理解摩擦力是至关重要的。
驱动车轮受力分析小
驱动车轮受力分析小
1、驱动车轮受力地面制动力；在踩制动踏板对汽车实施制动时，经过制动系统的作用使制动蹄压向旋转着的制动鼓。
制动鼓和与之相连的车轮受到制动器的摩擦力矩称为制动器摩擦力矩。
其作用方向与车轮旋转方向相反。
同时，地面就给车轮一个方向与汽车行驶相反的作用力Fr，该力便是地面制动力。
在各轮地面制动力的作用下，汽车减速直至停车。
2、驱动车轮受力制动器制动力；制动器制动力表示在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需要的力，相当于把汽车支离地面、踩制动踏板并使制动器产，生摩擦力矩T。
时，在轮胎周缘沿切线方向推动车轮直至转动所需施加的力。
制动器的制动力首先取决于制动器的结构参数。
在车轮和制动器结构一定时，制动器制动力与制动系的液压或气压成正比。
3、驱动车轮受力地面制动力、制动器制动力及附着力之间的关系；汽车制动时，随着制动器摩擦力矩Tu由小到大，车轮运动状态有滚动到抱死拖滑。
当制动踏板力较小时，制动器摩擦力矩不大，地面与车轮之间的摩擦力即地面制动力足以克服摩擦力矩而使车轮滚动。
此时，地面制动力等于制动器制动力，且随踏板力的增长成比例增加。
当地面制动力Ft达到极限值，车轮抱死不转而出现拖滑现象。
当制动系压力p时，制动器制动力Fu随制动器摩擦力矩的增长扔按直线关系继续上升，但若作用在车轮上的法向载荷不变而使附着力
Fa不变，地面制动力Ft就不再增加，想使地面制动力增大，只有提高路面附着系数而使Ft Fa增大。
自行车的摩擦力研究报告
自行车的摩擦力研究报告众所周知，中国是世界上自行车拥有量最多的国家，是公认的“自行车王国”。
作为一种最普及最方便的代步工具，它与我们的生活息息相关。
而生活中又到处都有摩擦力，自行车各个部件之间也存在着摩擦力。
自行车上有的地方是增大摩擦，也有的地方是减少摩擦。
这就得从自行车的工作原理说起。
自行车也和其它车辆一样，是靠车轮与地面的摩擦力前进的。
自行车由于自身有质量、有自重，车轮和地面都不光滑，压在路面上就会产生静摩擦力。
当人骑上自行车，用力使自行车开始运动，后轮与地面产生静摩擦力，其方向与自行车前进方向相同，所以推动自行车向前运动。
而自行车的刹车同样是利用摩擦力使自行车减速和停止前进。
当我们使用刹车时，刹皮与车轮间的摩擦力，使车轮停止运动或速度减小，车轮与地面见的摩擦力由滚动摩擦变成滑动摩擦，强大的滑动摩擦力方向与自行车前进方向相反，使自行车迅速减速（或迅速停止运动）。
从上述文字，我们了解到自行车与摩擦力的关系。
那么，在自行车上究竟是如何增大或减小摩擦力的呢？仔细观察，不难发现自行车外胎上有凸凹不平的花纹，初中物理就学过，这样做可以增大自行车与地面间的粗糙程度，从而增大摩擦力，是用来防止自行车打滑的。
在你骑车时，前方突然冲出来一个人，你一定立刻紧急刹车，但这么做产生的滑动摩擦力对车辆外胎磨损十分大，可若是使轮子总处于滚动，而不滑动时，则可避免对车轮磨损。
因此可设想在自行车上另设置一刹车备用（可金属、橡胶……），当平时运动时，刹盘提起脱离地面；当刹车时，将刹盘按下与地面接触，使刹盘在地面滑动，产生滑动摩擦力，使车辆迅速减速直至停止，避免自行车外胎磨损。
我们都知道，自行车应当骑起来越轻松、越灵活才越好、越省力，所以在自行车转动的地方，中轴、后轴、车把转动处，脚蹬转动处、飞轮等地方，都安有钢珠。
转动地方安装钢珠是为了减小摩擦力，保护零件，节省动力，因为滚动摩擦比滑动摩擦小得多，用滚动来代替滑动可以大大减小摩擦，并经常加润滑油，使接触面彼此离开，摩擦变得更小、更省力。
自行车的力学问题(10)
自行车是常见的交通工具,这其中也存在着 很多的力学知识,如转轴的力矩问题,车刹 的合理性,框架的结实程度.在此就不一一 赘述了.
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回转运动
例 用手扶着静止的自行车不让倒下,把它左边的脚蹬放 在朝下的位置,如本题图所示.,这时用水平力向后推此脚 蹬,车子向前还是向后运动?脚蹬朝哪个方向转?解释你的 判断依据. 解: 设自行车齿轮传动的比例为N,即后轮 的角位移Θ是脚蹬位移Θ’的N倍.但中轴与后轴的平移是 相等的,这相当于有一与脚蹬 共轴的N倍大轮在虚拟的地面上滚.接触点为脚蹬的瞬心. 分析外力作用下的滚动方向,这等效线轴的小半径r(脚蹬 腿的长度),大半径为nr(R为后轮半径). 水平力T相对于瞬心产生顺时针力矩（如图）．
自行车上的力学
日常生活中的有趣问题
自行车中的摩擦力问题 自行车中的力矩杠杆问题 自行车中的回转运动 自行车中的功和能问题
摩擦力问题
在自行车上有的地方需要增大摩擦力,有的地方 需要减小摩擦力.而且不同地方的摩擦力方向也 各不相同. 自行车的外胎,车把手塑料套,踏板套,闸把套等处 均有凹凸不平的花纹以增大摩擦.刹车时,手用力 握紧车闸把,增大刹车皮对车轮钢圈的压力,以达 到制止车轮滚动的目的. 车的前轴,中轴及后轴均采用滚动轴承以减小摩 擦,在这些部件上,人们常常加润滑油进一步减小 摩擦.
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有这样的体会,自行车行驶 时是靠车把的微小转动来调节平衡的.譬如 车子 有右倒的趋势,骑车人只需将车把向 右方略微转动下,即可把车子恢复平衡. 这是由于转动的车轮产生的进动效果,即使 在重力矩的作用下,车子也不会倒下,而是 向右前进.
物理研究性学习论文：自行车与物理知识
物理研究性学习论文：自行车与物理知识的，它的直径和厚度对自行车的行驶速度和稳定性都有影响。
轮胎的直径越大，每转一圈所行驶的距离就越远，速度也就越快。
但是，直径过大会增加轮胎的重量和转动惯量，使得自行车更难加速和制动。
轮胎的厚度也会影响稳定性，较厚的轮胎可以提供更好的缓冲效果，但是也会增加摩擦力和阻力。
2)车轮的结构也是一个重要的物理问题。
车轮由轮毂、辐条和轮辋组成。
轮毂是车轮的中心部分，辐条连接轮毂和轮辋，支撑轮辋和轮胎。
辐条的材料和数量对车轮的强度和重量都有影响。
轮辋的形状和材料也会影响车轮的重量和强度。
在自行车竞赛中，轻量化的车轮可以提高速度和加速度，但是也会牺牲一定的稳定性和耐久性。
四、制动装置中的物理问题自行车的制动装置主要是刹车垫和刹车轮。
刹车垫通过摩擦力将车轮减速或停止。
摩擦力的大小取决于刹车垫的材料和与车轮接触的面积。
较硬的刹车垫可以提供更好的制动效果，但是也会加速轮胎的磨损。
刹车轮的大小和材料也会影响制动效果和轮胎的磨损。
在陡峭的下坡路段，制动装置的物理问题会变得更加重要，需要合理使用刹车装置，避免制动过度导致轮胎打滑或刹车失灵。
通过对自行车中的物理问题的研究和探讨，我们可以更好地理解自行车的运动原理和结构特点，提高我们的物理研究兴趣和科学思维能力。
同时，我们也可以更好地保养和维修自己的自行车，避免因为物理问题而导致的安全隐患。
而前轮则扮演着阻力的角色。
当人用力蹬脚蹬时,后轮转动,轮胎和地面之间的静摩擦力变成了向后的滚动摩擦力,这时后轮受到的摩擦力方向与前轮相反。
前轮受到的摩擦力是向后的滚动摩擦力,它阻碍着自行车的前进。
当自行车行驶过程中,如果需要转向,则需要通过转动前轮来实现。
此时,前轮的摩擦力会有所变化,但后轮的摩擦力方向不变。
圆形的特点在自行车运动中起着至关重要的作用。
它保证了车轮在运转时重心位置不变,动力臂和阻力臂也不会改变,从而使自行车能够平稳地行驶。
此外,自行车轮胎采用橡胶材质制作,并充满气体,这样做可以减少自行车运行过程中所受到的冲力,达到缓冲减震的目的。
车轮往前往后转的原理
车轮往前往后转的原理车轮往前往后转的原理涉及到多个方面，包括摩擦力、转动力矩和轮胎与地面之间的接触力等。
下面详细介绍车轮往前往后转的原理。
首先，车轮的转动是通过车辆的动力传递到车轮上的。
一般来说，车辆的动力源可以是内燃机、电动机或者人力，通过传动装置（如传动轴、链条等）将动力传递给车轮。
当车轮得到动力之后，它开始转动。
在车轮转动的过程中，发生了两个相互作用力：轮胎与地面之间的接触力和轮胎与地面之间的摩擦力。
在理想的情况下，车轮的转动是没有任何摩擦力的，但实际上车轮与地面之间存在摩擦力。
当车轮受到驱动力，并且轮胎与地面之间存在摩擦力时，摩擦力将会阻碍车轮的旋转。
此时，转动力矩（也称为驱动转矩）通过摩擦力传递给车轮，使其产生转动。
转动力矩是使车轮转动的力矩，它是由传动轴或齿轮等传动装置提供的力矩。
此外，轮胎与地面之间的接触力也对车轮的转动起着重要作用。
接触力是轮胎与地面之间的垂直力，它决定了轮胎与地面之间的摩擦力的大小。
如果车轮上的接触力增大，则摩擦力也会增加，从而使车轮产生更大的转动力矩。
这就是为什么一些车辆在低附着力的路面上容易打滑，而在高附着力的路面上行驶稳定的原因。
除了摩擦力和接触力外，车轮的转动还受到一些其他因素的影响，例如车轮的大小和形状、材料的摩擦因数等。
较大的轮胎能够提供更大的接触力，从而增加摩擦力和转动力矩。
与此同时，优质的轮胎材料拥有较低的摩擦因数，可以减少摩擦阻力，使车轮更容易转动。
综上所述，车轮往前往后转的原理涉及到摩擦力、转动力矩和轮胎与地面之间的接触力等多个因素。
通过传动装置将动力传递到车轮上后，摩擦力和接触力共同作用使车轮开始转动。
虽然车轮转动的原理比较复杂，但这些因素的相互作用保证了车轮能够顺利地往前往后转动，使车辆能够运行。
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车轮摩擦力的方向
【制作方法】
1．用三合板下脚料粘成一个长约20厘米，宽约10厘米，
高约3厘米的长方形空心盒做车身。一端装上一个羊眼圈以
备拴拉绳用。
2．用直径约10厘米的小废漆桶或铁罐头盒，剪出四个宽约
1．5厘米的铁片圈。并用小锤把边卷一下，使其不致变形。
在铁片圈的内侧均匀地焊上由大头针弯成的小钩。每个铁圈
焊8－10个。
3．据四个直径3厘米，厚1厘米的圆木块（像小棋子那样）
作为小车的轴头，每个都装上8－10个用大头针弯成的小钩。
轴头的中心打上小孔，分别用两根长约14厘米的10号铁丝
做轴，把每根轴的两端各装一个木轴头，做成两对车轮，用
乳胶把轴和轴头粘牢。用橡皮筋做轮辐条，依次挂在铁钩上，
组成车轮。参见图3．10－3。
4．用0．8厘米的铁片剪成宽2厘米，长15厘米的两条铁
皮，每条两端弯起2．5厘米呈直角，如图3．10－4所示，
打上固定孔并剪出轴槽做为轴架。轴槽的宽度以能使铁丝轴
自由转动为宜。最后把两轴架用木螺钉装在车身下面，并装
上车轮，参见图3．10－3。
5．在做主动轮的木轴头上钉一个铁钉，做摇把用。
【使用方法】
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1．在小车的上面放置适当的重物，以增大摩擦。但是，重
物不能过重，以免造成橡皮筋变形过大。用手拉动小车，使
小车在桌面上运动，可以看到橡皮筋辐条都朝与运动相反的
方向偏斜。说明小车在受外力拉动时，两轮与桌面的摩擦力
f和f′方向都与小车运动方向相反。
2．用手摇动轴头上的摇把，让小车以主动轮驱动，从动轮
跟着转动。可以看到前后两轮的橡皮筋辐条向相反的方向偏
斜。即主动轮辐条向前偏斜，摩擦力与车子运动方向相同。
从动轮向后偏斜，摩擦力与小车运动方向相反。说明当用一
轮驱动时，两轮与桌面的摩擦力f和f′方向相反。自行车
以及各种机动车辆，其摩擦力的方向都可用此教具演示。
编者提示：本自制教具可辅以“运动和力”部分的物理实验
教学。