自行车上有哪些摩擦力？

摩擦力是一种阻碍物体相对运动（或相对运动趋势）的力。在我们身边,处处都有摩擦力。

摩擦力包括静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力。摩擦力的大小与压力的大小、接触面的粗糙程度有关。压力越大，摩擦力越大，同时接触面越粗糙，摩擦力也会越大。我们所熟悉的自行车上就有很多巧妙地增大或减小摩擦力的应用设计。

首先，自行车上的一些部件会做增大摩擦力的设计，如刹车块的车闸、车把上的塑料套、脚踏板等。这些部件不仅使用了可以产生较大摩擦力的材料，而且会刻上一些有规律的花纹，以增加接触面的粗糙程度，获得足够的摩擦力。其次，自行车上的一些部件也会做减小摩擦力的设计，如将光滑的钢珠安装在自行车的前轴、中轴、后轴、车把转动处、脚蹬转动处等部位，通过以滚动摩擦代替滑动摩擦的方式大幅减小摩擦力，从而使骑行更加轻松、灵活。钢珠配备润滑油使用，还可进一步减小摩擦力。

自行车的前进原理和自行车在行进过程中前后轮所受摩擦力方向同样大有奥秘。自行车的前行即是车轮与地面发生了相对运动，车轮必须受到外力的作用以产生动力。人在骑行时用脚掌蹬脚踏板，使齿轮旋转，再通过链条将力传递给后轮。后轮与地面之间由此产生了相对运动的趋势，此时后轮受到了静摩擦力的作用，接着后轮在此作用力下会向前滚动。由此可知，后轮受到的静摩擦力的方向是向前的。自行车前轮因受到后轮的驱动同步向前滚动，属于从动轮，其本质上属于被动运动状态，前轮受到的摩擦力方向向后。因此前轮和后轮所受到的摩擦力方向是相反的。

摩擦力不仅对自行车的启动起着重要作用，而且对自行车的制动也非常关键。刹车块与车轮之间的摩擦力是自行车制动力，通过人为控制刹车柄，使得刹车块与车轮由分离状态转变成紧密接触状态，并通过增加压力使摩擦力变大从而达到减速的目的。如果完全刹死,车轮与地面之间的摩擦力就由滚动摩擦力变为滑动摩擦力,阻碍自行车的前进,因此车就会停下来。

轮胎的表面并非是光滑的，它存在着各种有规律性的纹理，这也是通过增大表面粗糙度来提高其与地面的摩擦力的设计。尤其是在雨雪天气，路面的摩擦力变小，很容易造成轮胎打滑。若轮胎的表面粗糙度很大，就能够在一定程度上避免骑行过程中打滑，提高安全性。

骑自行车爬坡时，为什么走“S”形更省力？

骑自行车是一种低碳环保的出行方式，当在骑行途中遇到爬坡路段时，会非常吃力。如果所骑的是普通自行车，可以采用“S”形路线的骑行方式，让骑行变得轻松一些。那么，这其中蕴含着什么原理呢？

从做功的角度来看，坡作为物理学中的斜面模型，如同杠杆、滑轮一样，可以起到省力的作用。以杠杆为例，动力臂的长度是阻力臂的几倍，就能达到几倍的省力效果，而同样对于光滑斜面来说，斜面长度是高度的几倍，就能达到几倍的省力效果。也就是说根据斜面原理，斜度越小或者斜面越长，则越省力。

为什么斜度越小越省力呢？因为当物体处于斜面上时，其中一部分重力会由斜面承担。由图1和图2可以看出，物体的重力竖直向下，重力可分解为两个相互垂直的分力：一个平行于斜面，另一个则垂直于斜面。垂直于斜面的分力完全由斜面承担，无需其他的力进行作用。也就是说，斜面能够承担物体一部分重力，而且斜度越小，斜面所能承担的物体重力越大。当斜面的斜度为零时，此时的斜面就变成了水平面，垂直于斜面的力会达到最大值，即等于物体的全部重力。当把物体从斜面底部向上推动时，共需要克服两个力：一个是平行于斜面向下的分力，另一个是物体与斜面之间的摩擦力。这两个作用力要比物体自身的重力要小，所以推动物体向上行进会比垂直抬动更为省力。

“S”形爬坡就是利用了斜面的特性，达到了省力的目的。但“S”形爬坡也有一定的缺点，那就是费时和做功多。相比于直线爬坡，“S”形爬坡的路程变长了，在增速不多的情况下也就增加了爬坡的时间，同时又要克服摩擦力做功，因此爬坡所做的功也相应增加了。

日常生活中使用的许多工具如斧头、小刀、螺丝、螺母，还有盘山公路等也都是利用了斜面省力的原理。

本文由北京市第六十五中学一级教师 胡晓艳进行科学性把关。

作者： 尹佳 科普中国-科学原理一点通 来源：新华网，转载时务请注明出处。

♥长按二维码，选择“识别图中二维码”关注视频号

支持我们请关注、点赞、评论、转发、分享功能↓↓↓

免责声明：凡本公众号注明“来源”的文章、视频、图片等均转自相关媒体或网络，转载此文出于传递更多信息之目的，并不意味着赞同其观点或证实其描述。其版权归原作者和原出处所有，如有侵权，请及时通知我们，以便第一时间删除。

电气百科、工业视频、电的世界我最懂

长按或扫描二维码关注工业电器网微信

如果您在工业电器、电气、电子、电力电工、智能电网、新能源、工业互联网、机器人、工控自动化、物联网、太阳能光伏、汽车工业、人工智能、智能制造、智能家居、场景应用、互联网科技等行业的某一领域工作，并希望分享观点、知识、技术，以文字、图片、音频、视频或者其他形式（网页专题、资料）等原创或首发，欢迎给工业电器网投稿

 投稿邮箱：news@cnelc.com

 QQ：928246603

 微信号：cnelc-news