[科普中国]-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。

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。

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