為何骑着胎压不足的自行車會感覺特別吃力?

本文围绕「為何骑着胎压不足的自行车会比较吃力」這個問題進行解析,指出骑行吃力並非因為摩擦力變大(摩擦力與接觸面積無關,且自行車后輪的摩擦力朝前,應該會讓骑行更省力),真正的原因是胎压不足後,地面支撐力作用點與重力作用點分離,重力產生的力矩會與链条產生的动力矩形成「抗衡」作用,导致骑行吃力,而且胎压越不足,骑车越吃力。

為何骑着胎压不足的自行車會感覺特別吃力?

骑过自行車的人都有這样的經驗:如果轮胎充满气体,自行車骑起来會特別顺畅,一点也不费力;如果轮胎没气了,骑起来就很费劲。因此,人们在骑车前都会检查轮胎是否充足气了。那為什麼自行車轮胎没气时,骑起来比较费力呢?

通過观察,我們可以發現,瘪瘪的轮胎與地面的接觸面積很大,難道是因为這個原因導致了“摩擦力”变大了嗎?直觀感覺好像是這樣,但物理學告訴我們,通常來說,摩擦力與接觸面積沒有關係,只與接觸材料和压力有關;何况,自行車提供動力的輪子是後輪,后輪的摩擦力是往前的,因此摩擦力越大,骑起来應該越省力才對。

其实,让自行車骑起来困难的原因不是“力”的增大,而是“力矩”的增大。由于轮胎瘪了,所以地面支承力的作用点會與重力的作用点分開,重力绕着支承力的作用点產生一個力矩,这个力矩會對链条產生的动力矩產生一個“抗拒”的作用,蹬車自然就越费力了。轮胎越瘪,骑车越费力。