探索科學文理補習班（啟發探索 專業科學）

觀念澄清～磨平的輪胎無損摩擦力

適合閱讀年齡：小三以上

相關科學知識：摩擦力、兩力平衡、面積、作用力、壓力

何謂摩擦力？

簡單的說，摩擦力就是影響東西移動時的阻力。例如以1公斤重的力量推一張桌子，桌子仍然靜止不動，則桌子和地面的摩擦力就是1公斤重。因為桌子仍為靜止，因此該摩擦力又稱「靜摩擦力」。如果改以2公斤重的力量推桌子仍然靜止，則摩擦力則為2公斤重，我們也可以用「兩力平衡」的觀點來視之。

摩擦力和接觸面積大小無關

如果將一個表面材質都一樣，但是面積大小不同的東西，先以較小面積和地板接觸來推動，然後再以較大面積和地板接觸來推動，哪一個接觸面積產生的摩擦力較大呢？一般我們都會直覺的回答：較大面積的摩擦力較大，但其實是一樣的。因為摩擦力大小和接觸面積大小無關，只和接觸面的材質、物體的重量和推動的力量有關。因此當同一物體時，重量是相同的，又表面材質一樣、推動的力量又一樣，因此摩擦力相同。

觀念大考驗

一、既然接觸面大小無關摩擦力，那麼汽車輪胎有無凹凸紋路，摩擦力相同嗎？如果相同，為什麼胎紋磨平了，我們都覺得行車會很危險？胎紋的作用又是什麼？

答：1.輪胎有無凹凸紋路，表示接觸面積的大小不同，因此和地面產生的摩擦力的確相同。這可以解釋賽車的輪胎是平面的（又稱光頭胎），但不用擔心摩擦力太小的問題。

2.輪胎磨平了，一來表示輪子變薄了，爆胎的可能性增加。二來車子行走在不同的路面條件上，因此胎紋有其他的功能在。

3.胎紋的作用其中很重要的功能是排水。因為當地面有水時，改變了接觸面的性質，因此大大的降低輪胎和地面原本的摩擦力，這時候胎紋可以發揮排水的功能，減少車子打滑，回復原本應有的摩擦力。

另外橡膠質的輪胎極富彈性與形變能力，因此胎紋可以在不同凹凸路面中和地面緊密的嵌合，發揮更為牢固的抓地力。如果胎紋磨平了或輪胎沒氣了，輪胎和地面的摩擦力也會因此受到一些改變。

 自我練習思考：

1.以10公斤重的力量推車子，車子保持不動，此時車子受到的摩擦力為何？

2.腳踏車輪胎有氣或沒氣時，輪胎和地面的摩擦力一樣嗎？為什麼沒氣的輪胎騎起來比較費力呢？

探索科學 2016/10/24