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zuijianwudi

木虫 (正式写手)

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[交流] 求教自行车运动原理

骑独轮车从静止到加速到V1匀速运动，然后再加速到V2，再匀速运动。
分析这个过程中轮子受力变化情况

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1楼 2013-06-29 12:07:01

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uvwxmc

金虫 (正式写手)

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引用回帖:

21楼: Originally posted by zuijianwudi at 2013-07-01 08:30:47
多谢您这么详细的解答
但我还有几点不是很明确：
1、匀速运动时，从上述原理看来不存在摩擦力。但如果不考虑这些愿原理，只是心理预感的话，车轮毕竟还在地面上滚动，为什么就不存在滚动摩擦力了呢？
2、如果匀 ...

1, 滚动摩擦很小，但是不为零。原因是橡胶弹性变形并非完全弹性的，变形过程中介质内部有能量损耗，弹性恢复的时候变形量虽然完全恢复，但是恢复力略有亏损。此外地面的变形也可能有非弹性变形，也会损失能力。想象一下橡皮泥做的轮子无法有效滚动，或者在泥地，沙地内的滚动，都是损耗很大的。损耗小极端情况是类似火车的轮子和轨道，双方都很强，变形量小，弹性大，损失小。
2，这里不涉及向心力问题。把车架空，轮子也能转动对吧？向心力离心力这些词别乱用。下面不严格地用这两个词。离心力会导致辐条和轮圈向外甩，也就是辐条有变长的趋势，但是毕竟是钢材，离心力和其他静力相比是很小的，引起的变形也是很小的。一个圆环转动时趋向于变大，那么轮周就会张紧，沿着圆周处处存在的张力大部分抵消，小部分横向分力（周向的横向就是径向，指向圆心）形成向心力，以满足圆周运动的受力条件。自行车的运动一般不考虑向心力问题。如果轮周很弱，比如像拉面条，高速转动会导致轮圈变大解离；但是车轮承力的其他要求比这个要求高得多，没人会考虑离心力是否对材料有威胁。极端条件下，比如高速离心机设计，是会考虑离心力大小和离心筒的强度刚度是否够用。但是那是高速离心机啊，各种车轮都的转速相比都是低的不予考虑的。