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标题:直径相同的车轮，宽窄对于加速度的影响？？ [打印本页]

作者:爱看书的pig 时间:2021-10-27 08:36
标题:直径相同的车轮，宽窄对于加速度的影响？？
假如一辆车，动力恒定在200NM，轮胎直径相同
宽轮胎是220mm宽，窄轮胎是180mm宽。

请问，哪种轮胎加速到100KM/h时间更短呢？？

既然汽车前进的动力是由摩擦力提供的。宽轮胎的摩擦力更大，f=ma，这样汽车的加速度更快。

但网上有说窄轮胎启动更快的，很疑惑，希望大家帮忙分析一下

补充内容 (2021-10-28 09:02):
经过与众多坛友的讨论，总结如下，希望大家看看对吗：
在不打滑的前提下：主动轮与地面属于静滑动摩擦，向前，静滑动摩擦fs=u*车重
车轮与地面的静滑动摩擦系数取0.3.车重取15000N，则最大静滑动摩擦力=4500N

补充内容 (2021-10-28 09:05):
车轮直径取600mm，则最大静滑动摩擦力对应的力矩=4500N*0.3m=1350Nm。
只要我的车，输出扭矩不超过1350Nm，那么，我的车轮就不会打滑。

补充内容 (2021-10-30 11:32):
错了。汽车车轮的运动属于平面运动。一方面是绕车轴的转动，一方面是质心的平移。所以，输出扭矩肯定要大于摩擦力抵消的那部分扭矩。剩下的提供旋转。然后，与地面接触的那点的瞬时速度一直为0，做纯滚动。

补充内容 (2021-11-2 08:18):
之前想的又错了。。。地面对轮胎的摩擦力，必须小于输入车轮的扭矩。分两种情况
1.纯滚动：输入扭矩减去摩擦力对轮心的扭矩后得到的扭矩使轮胎旋转，而摩擦力使轮胎向前运动。这两个运动合成之后，接触点速度0.

补充内容 (2021-11-2 08:19):
2.打滑。地面提供的摩擦力很小，输入扭矩减去摩擦力矩后得到的力矩,这个力矩使车轮旋转，车轮旋转的速度远远大于向前的速度，所以车轮打滑啦。

补充内容 (2021-11-2 08:23):
没想到一个日常生活中看似常见的问题。涉及到的知识点之多，让我咂舌。
宽轮胎与窄轮胎，如果都不打滑，那么相对较小质量，较小转动惯量的车轮，加速将快一些。

补充内容 (2021-11-2 08:26):
至于豪车为什么车轮宽，因为豪车的发动机一般较好，所以扭矩很大。窄轮胎哪怕用尽全力也打滑。所以豪车的轮胎宽。
一辆小破车，窄轮胎也不打滑，换上宽轮胎，也没用。因为压根就用不到这些能力。合适的才是最好的~~~

作者:sgxap666 时间:2021-10-27 08:51
窄轮胎快些，阻力小些。

作者:武汉老虎 时间:2021-10-27 08:58
和路面有关。

作者:爱看书的pig 时间:2021-10-27 08:58

sgxap666 发表于 2021-10-27 08:51
窄轮胎快些，阻力小些。

汽车前进的动力不是靠驱动轮的摩擦力提供吗？摩擦力方向向前
为啥窄轮胎摩擦力小，启动快呀？

作者:oldpipe 时间:2021-10-27 08:59
你的力学没学好。作为物理课力学部分的基本概念之一，摩擦力取决于两接触面正压力和摩擦系数，与接触面积大小无关。第二个概念，轮胎宽窄影响轮胎质量及转动惯量，都是阻碍加速能力提高的因素。

作者:武汉老虎 时间:2021-10-27 09:04
还是和路面有关，存镜面和砂石路面结果不同。

作者:hxt610 时间:2021-10-27 09:36
本帖最后由 hxt610 于 2021-10-27 09:41 编辑

爱看书的pig 发表于 2021-10-27 08:58
汽车前进的动力不是靠驱动轮的摩擦力提供吗？摩擦力方向向前
为啥窄轮胎摩擦力小，启动快呀？

汽车前进需要地面的摩擦力不假；但是别忘了，摩擦力只是一个被动力； 没有驱动力就没有摩擦力；也就是说：只有驱动车轮旋转才能使车轮与地面产生摩擦力；摩擦力的大小由驱动力决定。

摩擦力与接触面积的关系是什么呢？
接触面积决定最大静摩擦力，也就是车轮不打滑时的最大摩擦力，而不是实时摩擦力；
宽轮胎比窄轮胎可以产生更大的静摩擦力，也只是能够产生更大的静摩擦力。

所以在车轮不打滑的前提下，轮胎宽窄对于加速度是没有影响的；
如果考虑更细微的影响（风阻、惯量、质量......），发动机动力相同的情况下，宽轮胎比窄轮胎阻力更大，所以加速更慢！

那么为什么宽轮胎的汽车会提供更好的加速性能呢？
是因为宽轮胎能够提供更大的静摩擦力（不打滑），也就可以给车轮施加更大的动力。

大排量汽车（比如3.0L）配备更宽的轮胎，而小排量汽车（比如1.2L）配备较窄轮胎，这就是原因。

作者:sunbetterwu 时间:2021-10-27 09:36
轮胎宽度会影响轮胎的使用寿命，但对摩擦力没有影响
对摩擦力有影响的是轮胎的花纹

作者:魍者归来 时间:2021-10-27 09:49
放眼一望，都是被高中物理坑害的孩子。高中关于摩擦力的理论是阉割版，另外，即使相同直径的车轮，宽窄不一样，实际直径(变形后)也不一样。讨论加速性，建议看看F1的轮子是宽是窄

作者:hxt610 时间:2021-10-27 09:56
本帖最后由 hxt610 于 2021-10-27 09:57 编辑

可能对摩擦力有误解，摩擦力=摩擦系数*接触面积不假；但是对于静摩擦，这个公式只描述了最大静摩擦力，而不是实际静摩擦力；

实际静摩擦力一定=牵引力（牵引力<最大静摩擦力的情况下）
超过最大静摩擦力后，将适用动摩擦，理论上适用摩擦力=摩擦系数*接触面积这个公式。

本题讨论范围应该局限在静摩擦范围。

作者:奇妙的科学dl 时间:2021-10-27 09:56
综合性的问题，我猜想一下。如果轮上的车重和下压力很大的话那么用宽的轮胎（F1赛车）。如果车重和下压力小用窄的轮胎。要相信科学，同时不要太相信科学。分析现实，大胆猜想，严谨验证。

作者:gaokua 时间:2021-10-27 10:02
扯什么呢，启动快慢只跟自重扭力比有关，还窄轮胎，换个窄轮胎就能让小车拉上百吨的石头还直接彪出去了？

作者:bonetr 时间:2021-10-27 10:21
我觉得吧，因为轮胎花纹的原因，宏观上宽轮胎和窄轮胎摩擦系数是不一样的。再有本身摩擦系数就是个经验值。所以宽轮胎快还是窄轮胎快以实验为准比较好。如果让我给建议的话，动力轮用宽胎，从动轮用窄胎

作者:hxt610 时间:2021-10-27 10:29
本帖最后由 hxt610 于 2021-10-27 10:30 编辑

热青茶
【摩擦力大小由驱动力决定】，此话有误。发表于 29 分钟前

@热青茶，那你说汽车静止不动时摩擦力是多少？
汽车加速时，质量*加速度/时间+各种阻力=驱动力，驱动力=摩擦力，这不对吗？
匀速运动时，驱动力=各种阻力=摩擦力；也就是惯性定理：受力平衡时，物体将保持原有运动状态不变，有错吗？

作者:爱看书的pig 时间:2021-10-27 11:09
从能量分析的角度来看：
1.主动扭矩使车轮旋转。根据M=J*a。宽轮胎的转动惯量大，所以角加速度小。所以在加速阶段：宽车轮比窄车轮转的慢，这点应该没问题。
到匀速阶段,两种一样快，只是宽轮胎比窄轮胎更晚到达这个匀速。

2.地面对主动轮的摩擦力提供向前的加速度，宽轮胎比窄轮胎的摩擦力大，所以向前的加速度大。

这两个情况一正一负，有没有大佬可以帮忙算算看，哪种轮胎加速快。(我给出的前提条件可能不全，请大佬们按最简单的情况考虑)
@未来第一站 @二号机

作者:Duke阳 时间:2021-10-27 11:51
自重一定的情况下宽轮胎与窄轮胎的摩擦系数不一样吧，宽轮胎应该能获得更大的摩擦系数，扭矩一定的情况下不应该是摩擦系数更大的启动更快吗，在实际情况中F1不也是宽热熔胎增加摩擦力提高变速性能吧，F1更换窄轮胎会提升加减速性能吗？

作者:hxt610 时间:2021-10-27 12:37
本帖最后由 hxt610 于 2021-10-27 12:40 编辑

爱看书的pig
还有就是第二点：是否四个轮胎的最大静摩擦力对轮胎中心求扭矩。这个扭矩值要小于轮胎输入的扭矩。这样还能不打滑？发表于 5 分钟前
爱看书的pig
请问大侠，是不是这么理解: 汽车车轮输入的扭矩是M1，最大静摩擦力对旋转中心的扭矩是M2。所以车轮旋转的扭矩是M3=(M1-M2)，宽轮胎的M3小于窄轮胎。再加上宽轮胎的J（转动惯量更大），所以宽轮胎旋转更慢. 发表于 14 分钟前
terry159
这种解释比较专业，如果动力不是足够大，没有打滑的话，窄轮胎加速性能好，因为重量轻；如果动力足够大，宽轮胎加速性能好，因为能防止打滑，全面发挥动力优势。PS:上边回复好多文盲。发表于半小时前

对于静摩擦，一定要树立一个概念：那就是摩擦力一定是有质量的物体（可以简化成有质量的一个质点）有运动趋势，即受到外力；
那么外力是什么呢？拉力、推力、风阻、摩擦力、磁力、原子力、化学力（比如爆炸）重力、重力的支反力......当然还有那位说的下滑力；
不管受多少外力，总归会形成一个合力；

简单的就是这个合力=质量*加速度；或者合力=0，物体保持原有的运动状态不变（包括静止）。
至于轮胎惯量（还包括汽车各种传动机构）及扭矩（也包括汽车各种传动机构）都是输出最后动力的中间过程，也就是属于内力（有没有内扭矩的说法我不知道），它们只影响最后输出的牵引力。

那么轮胎宽窄影响啥呢？1.影响风阻，2.影响总质量（假设宽胎更重），3.影响最大静摩擦力（假设宽胎接地面积更大）4.不会影响实际摩擦力（当然宽胎从动轮摩擦损失会略有增大），4.影响油耗（这是汽车内部的事，因为惯量、风阻及转向阻力更大）

作者:高圆圆女神 时间:2021-10-27 13:39
宽轮胎更能利用扭矩，也就是地面给车轮的向前的摩擦力大。

作者:未来第一站 时间:2021-10-27 16:26
那个抓地好那个快

作者:武汉老虎 时间:2021-10-27 16:30
轮胎的压力大小不同，宽笮有不同，所以无论如何，宽窄是不一样的

作者:yc1990717120 时间:2021-10-27 17:26
楼主好：
首先对理论要学清楚，车辆的驱动力来自于地面对轮胎的摩擦力，而这个地面对轮胎的摩擦力的值等于车轮扭力、支持力*摩擦系数这两个值中的较小值。不可一概而论认为就是支持力*摩擦系数。
对轮胎方面如果不考虑宽胎相对较大的转动惯量，通常认为宽胎的摩擦系数相对略大，具体大多少要实际验证。
对你这个问题目前只能这么回答：现有简易模型条件
如果该车重量小，车轮扭力高于支持力*摩擦系数，宽胎车加速度略高；
如果车重很大，忽略宽胎和窄胎转动惯量、重量、胎阻这些的话，两车加速度相当；考虑惯量、胎阻等窄台车加速好。
以上，供参考。

作者:朱威威 时间:2021-10-28 16:47
https://tieba.baidu.com/p/3667214058

作者:swh481320 时间:2021-10-28 18:39
轮胎扁平化是趋势。

作者:远祥 时间:2021-10-30 02:36
豪车都宽轮胎的

作者:爱看书的pig 时间:2021-11-2 08:34

hxt610 发表于 2021-10-27 09:36
汽车前进需要地面的摩擦力不假；但是别忘了，摩擦力只是一个被动力；没有驱动力就没有摩擦力；也就是说： ...

思考再三，确实如大佬所说。佩服佩服~~~

作者:bje892 时间:2022-4-24 14:31

爱看书的pig 发表于 2021-10-27 08:58
汽车前进的动力不是靠驱动轮的摩擦力提供吗？摩擦力方向向前
为啥窄轮胎摩擦力小，启动快呀？

因为窄胎提供的摩擦力已经足够了。

作者:cumtbm02 时间:2022-4-26 10:15
所有工况都相同的话，轮胎宽的加速时间短，因为轮胎与地面的摩擦力是推动力，轮胎宽，摩擦力就大

作者:hhd21 时间:2022-4-26 13:48
学习一下

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