爱看书的pig 发表于 2021-10-27 08:36:40

直径相同的车轮,宽窄对于加速度的影响??

假如一辆车,动力恒定在200NM,轮胎直径相同
宽轮胎是220mm宽,窄轮胎是180mm宽。

请问,哪种轮胎加速到100KM/h时间更短呢??

既然汽车前进的动力是由摩擦力提供的。宽轮胎的摩擦力更大,f=ma,这样汽车的加速度更快。

但网上有说窄轮胎启动更快的,很疑惑,希望大家帮忙分析一下:hug:


补充内容 (2021-10-28 09:02):
经过与众多坛友的讨论,总结如下,希望大家看看对吗:
在不打滑的前提下:主动轮与地面属于静滑动摩擦,向前,静滑动摩擦fs=u*车重
车轮与地面的静滑动摩擦系数取0.3.车重取15000N,则最大静滑动摩擦力=4500N

补充内容 (2021-10-28 09:05):
车轮直径取600mm,则最大静滑动摩擦力对应的力矩=4500N*0.3m=1350Nm。
只要我的车,输出扭矩不超过1350Nm,那么,我的车轮就不会打滑。


补充内容 (2021-10-30 11:32):
错了。汽车车轮的运动属于平面运动。一方面是绕车轴的转动,一方面是质心的平移。所以,输出扭矩肯定要大于摩擦力抵消的那部分扭矩。剩下的提供旋转。然后,与地面接触的那点的瞬时速度一直为0,做纯滚动。

补充内容 (2021-11-2 08:18):
之前想的又错了。。。地面对轮胎的摩擦力,必须小于输入车轮的扭矩。分两种情况
1.纯滚动:输入扭矩减去摩擦力对轮心的扭矩后得到的扭矩使轮胎旋转,而摩擦力使轮胎向前运动。这两个运动合成之后,接触点速度0.

补充内容 (2021-11-2 08:19):
2.打滑。地面提供的摩擦力很小,输入扭矩减去摩擦力矩后得到的力矩,这个力矩使车轮旋转,车轮旋转的速度远远大于向前的速度,所以车轮打滑啦。

补充内容 (2021-11-2 08:23):
没想到一个日常生活中看似常见的问题。涉及到的知识点之多,让我咂舌。
宽轮胎与窄轮胎,如果都不打滑,那么相对较小质量,较小转动惯量的车轮,加速将快一些。


补充内容 (2021-11-2 08:26):
至于豪车为什么车轮宽,因为豪车的发动机一般较好,所以扭矩很大。窄轮胎哪怕用尽全力也打滑。所以豪车的轮胎宽。
一辆小破车,窄轮胎也不打滑,换上宽轮胎,也没用。因为压根就用不到这些能力。合适的才是最好的~~~

sgxap666 发表于 2021-10-27 08:51:17

窄轮胎快些,阻力小些。

武汉老虎 发表于 2021-10-27 08:58:19

和路面有关。

爱看书的pig 发表于 2021-10-27 08:58:50

sgxap666 发表于 2021-10-27 08:51
窄轮胎快些,阻力小些。

汽车前进的动力不是靠驱动轮的摩擦力提供吗? 摩擦力方向向前
为啥窄轮胎摩擦力小,启动快呀?

oldpipe 发表于 2021-10-27 08:59:45

你的力学没学好。作为物理课力学部分的基本概念之一,摩擦力取决于两接触面正压力和摩擦系数,与接触面积大小无关。第二个概念,轮胎宽窄影响轮胎质量及转动惯量,都是阻碍加速能力提高的因素。

武汉老虎 发表于 2021-10-27 09:04:43

还是和路面有关,存镜面和砂石路面结果不同。

hxt610 发表于 2021-10-27 09:36:17

本帖最后由 hxt610 于 2021-10-27 09:41 编辑

爱看书的pig 发表于 2021-10-27 08:58
汽车前进的动力不是靠驱动轮的摩擦力提供吗? 摩擦力方向向前
为啥窄轮胎摩擦力小,启动快呀?
汽车前进需要地面的摩擦力不假;但是别忘了,摩擦力只是一个被动力;没有驱动力就没有摩擦力;也就是说:只有驱动车轮旋转才能使车轮与地面产生摩擦力;摩擦力的大小由驱动力决定。


摩擦力与接触面积的关系是什么呢?
接触面积决定最大静摩擦力,也就是车轮不打滑时的最大摩擦力,而不是实时摩擦力;
宽轮胎比窄轮胎可以产生更大的静摩擦力,也只是能够产生更大的静摩擦力。


所以在车轮不打滑的前提下,轮胎宽窄对于加速度是没有影响的;
如果考虑更细微的影响(风阻、惯量、质量......),发动机动力相同的情况下,宽轮胎比窄轮胎阻力更大,所以加速更慢!


那么为什么宽轮胎的汽车会提供更好的加速性能呢?
是因为宽轮胎能够提供更大的静摩擦力(不打滑),也就可以给车轮施加更大的动力。


大排量汽车(比如3.0L)配备更宽的轮胎,而小排量汽车(比如1.2L)配备较窄轮胎,这就是原因。




sunbetterwu 发表于 2021-10-27 09:36:17

轮胎宽度会影响轮胎的使用寿命,但对摩擦力没有影响
对摩擦力有影响的是轮胎的花纹

魍者归来 发表于 2021-10-27 09:49:41

放眼一望,都是被高中物理坑害的孩子。高中关于摩擦力的理论是阉割版,另外,即使相同直径的车轮,宽窄不一样,实际直径(变形后)也不一样。讨论加速性,建议看看F1的轮子是宽是窄

hxt610 发表于 2021-10-27 09:56:10

本帖最后由 hxt610 于 2021-10-27 09:57 编辑

可能对摩擦力有误解,摩擦力=摩擦系数*接触面积   不假;但是对于静摩擦,这个公式只描述了最大静摩擦力,而不是实际静摩擦力;

实际静摩擦力一定=牵引力(牵引力<最大静摩擦力的情况下)
超过最大静摩擦力后,将适用动摩擦,理论上适用   摩擦力=摩擦系数*接触面积这个公式。


本题讨论范围应该局限在静摩擦范围。
页: [1] 2 3
查看完整版本: 直径相同的车轮,宽窄对于加速度的影响??