直徑相同的車輪，寬窄對于加速度的影響？？

愛看書的pig

假如一輛車，動力恒定在200NM，輪胎直徑相同
寬輪胎是220mm寬，窄輪胎是180mm寬。

請問，哪種輪胎加速到100KM/h時間更短呢？？

既然汽車前進的動力是由摩擦力提供的。寬輪胎的摩擦力更大，f=ma，這樣汽車的加速度更快。

但網上有說窄輪胎啟動更快的，很疑惑，希望大家幫忙分析一下


補充內容 (2021-10-28 09:02):
經過與眾多壇友的討論，總結如下，希望大家看看對嗎：
在不打滑的前提下：主動輪與地面屬于靜滑動摩擦，向前，靜滑動摩擦fs=u*車重
車輪與地面的靜滑動摩擦系數取0.3.車重取15000N，則最大靜滑動摩擦力=4500N

補充內容 (2021-10-28 09:05):
車輪直徑取600mm，則最大靜滑動摩擦力對應的力矩=4500N*0.3m=1350Nm。
只要我的車，輸出扭矩不超過1350Nm，那么，我的車輪就不會打滑。


補充內容 (2021-10-30 11:32):
錯了。汽車車輪的運動屬于平面運動。一方面是繞車軸的轉動，一方面是質心的平移。所以，輸出扭矩肯定要大于摩擦力抵消的那部分扭矩。剩下的提供旋轉。然后，與地面接觸的那點的瞬時速度一直為0，做純滾動。

補充內容 (2021-11-2 08:18):
之前想的又錯了。。。地面對輪胎的摩擦力，必須小于輸入車輪的扭矩。分兩種情況
1.純滾動：輸入扭矩減去摩擦力對輪心的扭矩后得到的扭矩使輪胎旋轉，而摩擦力使輪胎向前運動。這兩個運動合成之后，接觸點速度0.

補充內容 (2021-11-2 08:19):
2.打滑。地面提供的摩擦力很小，輸入扭矩減去摩擦力矩后得到的力矩,這個力矩使車輪旋轉，車輪旋轉的速度遠遠大于向前的速度，所以車輪打滑啦。

補充內容 (2021-11-2 08:23):
沒想到一個日常生活中看似常見的問題。涉及到的知識點之多，讓我咂舌。
寬輪胎與窄輪胎，如果都不打滑，那么相對較小質量，較小轉動慣量的車輪，加速將快一些。


補充內容 (2021-11-2 08:26):
至于豪車為什么車輪寬，因為豪車的發動機一般較好，所以扭矩很大。窄輪胎哪怕用盡全力也打滑。所以豪車的輪胎寬。
一輛小破車，窄輪胎也不打滑，換上寬輪胎，也沒用。因為壓根就用不到這些能力。合適的才是最好的~~~

sgxap666

窄輪胎快些，阻力小些。

武漢老虎

和路面有關。

愛看書的pig

sgxap666 發表于 2021-10-27 08:51
窄輪胎快些，阻力小些。

汽車前進的動力不是靠  驅動輪的摩擦力提供嗎？ 摩擦力方向向前
為啥窄輪胎摩擦力小，啟動快呀？

oldpipe

你的力學沒學好。作為物理課力學部分的基本概念之一，摩擦力取決于兩接觸面正壓力和摩擦系數，與接觸面積大小無關。第二個概念，輪胎寬窄影響輪胎質量及轉動慣量，都是阻礙加速能力提高的因素。

武漢老虎

還是和路面有關，存鏡面和砂石路面結果不同。

hxt610

愛看書的pig 發表于 2021-10-27 08:58
汽車前進的動力不是靠  驅動輪的摩擦力提供嗎？ 摩擦力方向向前
為啥窄輪胎摩擦力小，啟動快呀？

汽車前進需要地面的摩擦力不假；但是別忘了，摩擦力只是一個被動力；沒有驅動力就沒有摩擦力；也就是說：只有驅動車輪旋轉才能使車輪與地面產生摩擦力；摩擦力的大小由驅動力決定。


摩擦力與接觸面積的關系是什么呢？
接觸面積決定最大靜摩擦力，也就是車輪不打滑時的最大摩擦力，而不是實時摩擦力；
寬輪胎比窄輪胎可以產生更大的靜摩擦力，也只是能夠產生更大的靜摩擦力。


所以在車輪不打滑的前提下，輪胎寬窄對于加速度是沒有影響的；
如果考慮更細微的影響（風阻、慣量、質量......），發動機動力相同的情況下，寬輪胎比窄輪胎阻力更大，所以加速更慢！


那么為什么寬輪胎的汽車會提供更好的加速性能呢？
是因為寬輪胎能夠提供更大的靜摩擦力（不打滑），也就可以給車輪施加更大的動力。


大排量汽車（比如3.0L）配備更寬的輪胎，而小排量汽車（比如1.2L）配備較窄輪胎，這就是原因。

sunbetterwu

輪胎寬度會影響輪胎的使用壽命，但對摩擦力沒有影響
對摩擦力有影響的是輪胎的花紋

魍者歸來

放眼一望，都是被高中物理坑害的孩子。高中關于摩擦力的理論是閹割版，另外，即使相同直徑的車輪，寬窄不一樣，實際直徑(變形后)也不一樣。討論加速性，建議看看F1的輪子是寬是窄

hxt610

可能對摩擦力有誤解，摩擦力=摩擦系數*接觸面積   不假；但是對于靜摩擦，這個公式只描述了最大靜摩擦力，而不是實際靜摩擦力；

實際靜摩擦力一定=牽引力（牽引力<最大靜摩擦力的情況下）
超過最大靜摩擦力后，將適用動摩擦，理論上適用   摩擦力=摩擦系數*接觸面積  這個公式。


本題討論范圍應該局限在靜摩擦范圍。