Re: [求助] 摩擦力與接觸面積無關

[linijay (Ajay)]

我會說我們的直覺是對日常生活的應用，而不是對實驗室中的理想環境。

換輪胎時，車行會告訴你較寬的車胎抓地力比較好，
就算車行的業務沒念書好了，那F1賽車在雨時下時停的天候中比賽，
也是光頭胎和雨胎換來換去，照課本告訴我們的，用雨胎完賽就好啦~~
就算賽車技師書也沒念好(其實我猜那些技師書念得比我個人又多又好)，
這麼貴的車，他們總是會作些實地測試吧。

以下是個人的說法，不必我說您看了就知道很粗糙，
如果有興趣您可去找更準確的答案。

車輛加速、過彎、刹車都要摩擦力，而車胎不是剛體，
在受力時必然有形變(若無形變，車輛根本無法轉彎)，
形變造成作用力分佈不均，使得作用力點偏移，以過彎來說，
作用力點會側向偏移，如果車胎較寬，更能提供較外側的作用力點，
而且光頭胎或寬車胎也提供更大的側向剛性，使形變相對較不嚴重，
使車胎的側面(這部面是根本不該碰到地面的)更不容易接觸地面
除此之外，磨損也會較平均，使車胎可以用久一些。

最後一定要說：「這牽涉到很多複雜的細節以及用紙筆算不完的數學，
你們只要知道……」不然討論下去天就要亮囉~~(而且也會被問倒 XD)

如果要更生活化一些的例子，我覺得接觸面積大至少使物體更穩一些，
畢竟在生活中物體要是倒下來了，就沒什麼好討論摩擦力了。

※ 引述《ww2309 (嗨你好)》之銘言：
:   國二理化的一個觀念
:   摩擦力與接觸面積無關
:   但是跟我們一般直覺是有衝突的
:   但要如何跟學生說明呢
:   這觀念牽扯到許多超越他們這年紀所了解的事物
:   所以我想上來請教各位有沒有簡單易懂的講法？
:   還有為什麼滾動取代滑動摩擦力會減少呢？
:   這部份該怎麼解釋會比較好
:   謝謝各位！

--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 61.62.108.107
→ DKer:在晴天，雨胎能提供的磨擦力反而比不上光頭胎
→ DKer:另外您似乎沒說到為什麼要提供較外側的施力點
→ DKer:我認為是避免過彎時力矩不平衡而翻車，不曉得對不對?
說白一點，這是應付中學生的說詞，應該有個7788，但你要我拍胸脯我會內傷
在下很樂於跟有興趣(或許我真的知道一些)且有耐性(其實我也需要指教)的人討論

D兄您的第一行就是中學生會有的困惑，正向力明明就一樣，
這非得用轉向時面臨的、形變及側向剛性來解釋。

第二三行，我的意思差不多就是那樣，但我不會說翻車啦，因為車子的側移和側傾狀況
駕駛本身是會有感覺的(我不是賽車手，只是有台年紀不小的轎車)，硬是要操到翻車，
那是駕駛本身的業障吧~~。
※ 編輯: linijay         來自: 61.62.108.107        (06/04 12:18)
→ DKer:其實關於雨胎的部份國中生常常會有誤解
→ DKer:雨胎的胎紋主要功用是排水，讓輪胎能順利與地面接觸產生摩擦
→ DKer:並非直接藉由胎紋的「粗糙」增加摩擦力
→ DKer:( 突然發現第一行我也無法自圓其說~"~ )
嗯嗯~你在解釋雨胎在雨天的作用，沒解釋光頭胎在晴天比較好
※ 編輯: linijay         來自: 61.62.6.29           (06/04 14:46)
推 fromolive:F1的輪胎熱胎後，誇張點的講法，是黏在賽道上
→ fromolive:並非高中教材中的剛體VS剛體的理想狀態，況且摩擦力與
→ fromolive:巨觀的接觸面積無關，但跟真實的接觸面積有關吧？
推 fromolive:正向力相同，不同接觸面積（非剛體狀況），會不會有不同
→ fromolive:的效果，答案很明顯XD 裝光頭胎的賽車，雨天撞一堆～
推 fromolive:或者，兩本書彼此互夾（流言終結者的實驗），可類推接
→ fromolive:觸面積VS摩擦力的關係（非剛體）
→ fromolive:DK大說的，雨胎主要功能在排水，個人是非常同意這樣的
→ fromolive:看法。當建立在非剛體的真實情況中，沒挖溝的光頭胎、
→ fromolive:挖溝的胎、具備胎紋的雨胎，能提供的摩擦力皆不相同
推 fromolive:分別是極大(100) 大(95) 小(80)
→ fromolive:可是考慮下雨天的時候，無溝的光頭胎(10) 有溝(60)
→ fromolive:雨胎(70)
→ fromolive:純光頭胎VS雨胎的比較結果，考慮相同的引擎出力，結果
→ fromolive:應該是很明顯，前者可以取得較佳的效果（大摩擦力）
推 fromolive:不然，大晴天，大家都會裝雨胎跟車神拼了～  ^oo^
推 aegisty:沒有人發現原PO跟國二生扯這一串嗎XD
→ linijay:Why not?教是不用教，扯一扯還不錯呀
推 michale5566:形變跟轉不轉彎沒關係喔-0-...
※ 編輯: linijay         來自: 61.62.151.167        (06/06 18:24)
→ DKer:我回來補充了～  晴天用光頭胎比雨胎好的原因不單純是摩擦
→ DKer:賽車在賽道上奔馳時輪胎的高溫會讓橡膠略為融化，黏在賽道上
→ DKer:再利用橡膠的黏性產生抓地力，因此與地面接觸的面積越大越好
→ DKer:也可以解釋為什麼賽車起跑後要先跑幾圈，車況才會到最佳狀態
→ DKer:結論: 車胎的選擇與摩擦力無關  囧"