汽车科学解密:会跑的科学课
上QQ阅读APP看书,第一时间看更新

汽车上都有哪些摩擦力?

知识点:摩擦力

在汽车上存在许多摩擦力,它们一些是我们的“朋友”,可以保证汽车安全行驶;另一些则是“敌人”,可能影响汽车前进甚至导致危险发生。可以说,汽车就是在摩擦中前进、转弯和倒退的。汽车离不开摩擦力。如果没有摩擦力,汽车只能成为一堆废铁。

那么,什么是摩擦力?

任何物体的表面都不像你所看到的那样光滑,表面上都有微小颗粒存在。当它接触其他物体时,这些微小颗粒便会阻止物体之间产生相对滑动。这种阻止物体相对滑动的力量,就称为摩擦力。

空气阻力也是摩擦力

汽车行驶中遇到的空气阻力,也是一种摩擦力。当汽车行驶时,空气分子会与汽车车身表面产生摩擦力,这种摩擦力就是我们常说的风阻或空气阻力。汽车行驶速度越快,风阻就越大,而且是与车速平方成正比。比如,车速120千米/时时所受的风阻,是车速60千米/时时的4倍。

抓地力就是摩擦力

汽车正是依靠车轮与地面间的摩擦力前进的,这种摩擦力又被俗称为抓地力。

发动机产生动力,通过变速器调节转矩与转速,再经过传动机构接力传递,最终驱动车轮转动。当车轮转动时,轮胎表面与地面之间产生摩擦力,俗称抓地力。这个抓地力实际上是汽车推动地面往后走的力量。根据作用力与反作用力定律,此时地面会向汽车施加一个反作用力,这个反作用力大小与驱动力相等,但方向相反,因此也就推动汽车向前运动。

只有轮胎上存在抓地力时,汽车才能行驶。当轮胎与地面之间摩擦力为零时,或者说轮胎完全失去抓地力时,车轮便会打滑、空转。

脚踏板上的摩擦力

脚踏板对安全行车非常重要,如果在制动时脚从制动踏板上滑下,结果可想而知。因此,脚踏板上必须有足够的摩擦力,使脚掌不至于从上面滑下。因此,汽车上的脚踏板都设计成防滑式的,要么在上面安装一个橡胶套,要么设计成打孔或刻线式的,从而保证鞋底与踏板之间有足够的摩擦力。

手掌上的摩擦力

仔细看下你的指纹和掌纹,它和轮胎上的花纹非常相似,它的作用也是增加摩擦力,使手握方向盘时不至于滑动。为了增加摩擦力,一些汽车的方向盘都用真皮包裹,更有一些汽车的方向盘设计成凹凸状,以便与手紧贴在一起。

制动时的摩擦力

汽车制动的过程其实就是摩擦力充分展现其魔力的过程。驾驶人踩踏制动踏板后,促使制动片与制动盘之间产生剧烈的摩擦。由于长时间的摩擦,制动片也成为消耗品,制动片会越磨越薄,行驶一定里程后就得更换。

车轮减速后要想让汽车也能跟着减速或停止,更得依靠轮胎与地面的摩擦力。正是轮胎与地面之间的摩擦力才使汽车前进的速度减缓直至停车。我们常在紧急制动后看到车轮后留下黑黑的制动印迹,其实就是轮胎胎面上摩擦下来的橡胶颗粒。

座椅表面的摩擦力

在你的衣服和座椅面之间也存在一定的摩擦力,否则当紧急制动或急转弯时你就会从座椅上滑下来。相对而言,布料蒙面的座椅更防滑,它的摩擦系数更大。真皮材料的座椅蒙面实际上会更滑一些。

变速器内部的摩擦力

一般来讲,在运转机构的内部,都存在一定的摩擦,比如齿轮与齿轮之间、轴承内部等,只要是机械之间有相互接触的运动,就会有摩擦。因此,在变速器内部必须注有一定的润滑油,以减轻机械部件之间的磨损,使机件之间的运转更顺畅。

活塞与气缸间的摩擦力

发动机中运动最频繁的可能要数活塞了,每分钟数千次的上下运动,会造成活塞与气缸之间的强烈摩擦。活塞与气缸之间的配合如果过于紧密,那么它们之间的摩擦就相对比较严重,会造成更多的能量损失;如果配合较为松散,则会影响动力性能的发挥。因此,在活塞与气缸壁之间,都注入一定的润滑油,使它们之间既紧密配合,又能灵活相对运动。其实,加入到发动机中的机油,主要就是用于活塞与气缸之间的润滑。

离合器中的摩擦力

离合器相当于汽车的动力开关,它可以将发动机传向驱动轮的动力完全切断或接合。当换档时就得先把离合器踏板踩下(只限手动档汽车),然后才能换档。离合器的“离”和“合”其实就是通过一个摩擦盘实现的,这个摩擦盘就是我们常说的离合器盘。当我们没有踩下离合器踏板时,离合器的从动盘与主动盘压在一起,它们之间是离合器摩擦片,在巨大摩擦力的作用下,主动盘和从动盘一起转动,从而可以将发动机输出的动力传递到变速器中。如果踩下离合器踏板,就会使主动盘与从动盘分离,它们之间不再有摩擦力,这样就无法将发动机输出的动力传递到变速器中。