车轮摩擦力汽车在平路上匀速运动,为什么说车的后轮是受到向前的静摩擦力、而车的前轮是受到向后的滑动摩擦力?另外,当汽车匀速运动时,后轮和地面接触的那一点有没有相对运动?如果没

Question

车轮摩擦力
汽车在平路上匀速运动,为什么说车的后轮是受到向前的静摩擦力、而车的前轮是受到向后的滑动摩擦力?
另外,当汽车匀速运动时,后轮和地面接触的那一点有没有相对运动?如果没有相对运动,那一点又怎么会运动呢?

Answer 1

前轮受到的不是滑动摩擦力,而是滚动摩擦力（更准确地说是滚动摩擦力矩）；而后轮受到的不仅有静摩擦力,同时也还有滚动摩擦力.下面这帖中有许多关于摩擦力的知识和讨论,请特别注意其中的4楼、11楼、13楼!
汽车匀速运动时,后轮和地面接触的那一点没有相对运动.这是车轮的转动与平动两种分运动合成的问题：车轮的车轴有一个与汽车的整体相同的平动的速度v,车轮上的其他各点因与车轴是一体的,所以也都参与这一平动,但是,除此之外,那些点还有另一种运动——绕车轴的转动,这两种运动要合在一起才是那些点的真实运动.各点的相对于车轴因转动而具有的速度的大小方向各不相同：那些越靠近车轴的点速率（即速度的大小）越小,越边缘的越大；各点的速度方向都垂直于该点到车轴中心的连线；车轮上部各点的速度在水平方向的分量与整车的平动速度v同向,而下部则反向.正常行驶时,车轮最下端的那一点有随车轴的平动速度v,同时又有相对于车轴的因转动而具有的-v,合起来正好是0（作为对比,想想车轮最上端的那一点,它有随车轴的平动速度v,同时又有相对于车轴的v,合起来是2v——那一点的速度比整车快一倍!）.我们能看到路面上清晰的车轮印,就因为车轮最下端与地面接触的瞬间相对于地面的速度为0,否则就像紧急刹车时,车轮在地面拖过,痕迹是一条带状,不会再有清晰的轮胎花纹.
之所以接触的那一点会运动起来,是因为那一点是车轮的一部分,它要受到车轮其他部分对它的约束力.车轮在发动机以及传动装置的作用下转动起来,也就带着那一点运动了!