輪胎彎曲,產生側偏力。接下來我將解釋輪胎的“彎曲”。
大家或許會覺得,轉動方向盤時會改變前輪的方向,汽車自然就會轉向。當然,情況也確實如此。但當汽車的速度達到時速100km時,駕駛員就無法僅靠改變前輪方向來實現汽車向既定方向的轉向。如果不能抵抗離心力支撐不住汽車,就無法徹底轉向,甚至會飛離路面。火車是由鐵軌承擔支撐作用的,而汽車沒有鐵軌,只能依靠輪胎的“彎曲”發揮支撐作用。輪胎的彎曲發生在由于輪胎變形形成的四邊形觸地面上。舉個常見的例子,當您把手掌壓在桌子上,彎曲手腕改變手的方向時,會覺得手掌有扭歪感。這就類似于輪胎在觸地面上產生的“彎曲”。這種彎曲會在汽車轉向時產生很大的力量,我們將這種力稱為側偏力
輪胎
汽車轉向時,側偏力用于抵抗離心力。當側偏力小于離心力時,汽車就無法徹底轉向。轉向時駕駛員轉動方向盤以改變前輪方向,此時輪胎就會向著前輪的朝向改變路線。同時,之前一直在推動汽車直線行駛的力仍在發揮作用。輪胎受到直行的力和轉向的力的相互作用,會向兩者的中間方向移動。實際上,此時的輪胎是在直行方向和轉向方向之間產生了“彎曲”。
之所以會彎曲,是因為輪胎的觸地面因橡膠的抓地力緊貼著路面,就像把手掌壓在桌子上一樣。輪胎彎曲時會產生試圖恢復原狀的彈力,這種彈力進而成為側偏力以抵抗離心力。速度越慢輪胎的彎曲程度越輕。當汽車緩慢行駛時離心力就不會發生作用了,這時只需改變輪胎方向就能實現汽車的轉向。當汽車稍稍加快速度在時速30~40km的情況下轉向時,彎曲程度也很輕,但也需要超過離心力的側偏力,利用彎曲產生側偏力支撐汽車。隨著速度的加快,離心力也越來越大。直行的力和轉向的力越大,輪胎的彎曲程度也就越重,從而能夠產生更大的側偏力抵抗離心力。正是因為輪胎的變形,觸地面上的彎曲才能產生側偏力。并且,輪胎能夠變形和彎曲,也是因為輪胎是由橡膠和纖維制成且內部充滿了空氣。
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