轮胎越宽抓地力越强?微观接触面积了解一下!

在玩车圈内,玩家们都避免不了经常和轮胎轮毂打交道。而在圈内盛传着一句话:“轮胎越宽,抓地力就越好。”理论上来说这句话是成立的。

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轮胎的抓地力就是摩擦力,不知道大家还记不记得中学时的物理公式:

F=μ×N(摩擦系数×正压力)

那么问题也就随之而来,材料(摩擦系数)不变,车重(正压力)不变,不管更换多宽的胎,摩擦力F都一样啊。

相信很多理性汽车爱好者就会因此而认为“抓地力和接触面积(轮胎宽度)无关。”那么在车圈内盛传的宽胎理论又是从何而来呢?今天就带大家深聊下宽胎的“流言蜚语”吧,接下来我会坚持以让每个人都能看懂的言论写下面的内容。

F=μ×N(摩擦系数×正压力),虽然广为人知,不管你记不记得,但它就是摩擦理论的最精简版本,真实的摩擦理论要复杂得多得多,为了让大家更清楚的了解主题,今天我就花几分钟给大家恶补一下物理,但是会避开繁琐的理论推演。

先来看一个让很多人都会纠结的问题:

同一块木头,按照下图A和B两种体位摆放在地面上,那么所拉动他们时摩擦力一样吗?

(如果这个问题弄清楚了,摩擦力和接触面积的关系也就清楚了,自然而然宽胎理论也就清楚了。)

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宏观接触面积VS微观接触面积

物体的微观表面都是凹凸不平的,物体之间真正接触到的部位其实非常有限。例如一张名片放在光滑的桌面上,我们平常所认为的接触面积就是名片的面积,这叫做宏观接触面积,但是名片盒桌面真正接触的面积,大约只有不到百分之十,这便是微观接触面积,其实真正所影响摩擦力大小的是微观接触面积,而大多数时候我们会被我们双眼所见的宏观接触面积所蒙蔽了。

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记住:微观接触面积越大,摩擦力越大。(有些时候眼睛所见的并不全面)

或许我这样说还是过于抽象,可能很多人对这样的概念还是比较陌生,我再带大家看另外一个例子。

苹果手机可能很多人都用过,就算没用过也见过别人用过吧?拇指按在手机的HOME件上,貌似手指是接触了整个按键,但是以微观接触面积来看,其实正真接触按键的面积只占了一半左右,看下图:

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明白了摩擦力(轮胎抓地力)实际上跟微观接触面积(轮胎宽度)的联系后,下面带大家了解,增加正压力(车重)后,发生了什么。所有物体在微观上看,都会有一定的弹性,正压力增加,接触表面变形也会增加(就像用手指按HOME键,越用力手指微观接触面积也会越大),所以微观接触面积也会增加,最终摩擦力也会增加。

因此记住一点:“压得越紧,摩擦力越大。”

回到木块,假设A和B的宏观接触面积是3:1,那么接触压强也就是1:3,那么在单位接地面积内,B有更多的微观接触点。

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假设木块是具备“线性弹性”的,也就是三倍的接触压强,能换来三倍的微观接触点密度,但是,B的宏观接地面积只有A的1/3,那么最终A和B的微观接触面积还是一样的(3*1/3=1),所以摩擦力应该是一样的。

如果木块的弹性是非线性的呢?也就是说,三倍的接触压强,不等于三倍的微观接触点密度,那么B的摩擦力必然小于A,这种情况下,若要拉动A摩擦力更大,也就更费劲,所以我们的眼睛再一次欺骗了我们。

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在生活当中有很多物体的微观表面接触面积都是非线性弹性特征,就连我们的皮肤也不例外,所以在现实生活中,同样的压力下,往往接触面积越大,摩擦力越大。再来看看轮胎,轮胎的原材料是橡胶,可以说橡胶是一种非常特殊的材料,在物理学中它具备非常典型的“非线性”特征,所以接触面积效应也会非常明显,相同条件下,更大的接触面积,就可以带来更大的摩擦力,也就是抓地力。

因此,在车圈内盛传的“轮胎越宽抓地力越强”,是符合物理学依据的,这也是在车圈内传言里为数不多的正解。

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评论列表(3条)

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