橡胶轮胎上凹凸不平的花纹

三年级的学生经常问我，橡胶轮胎上不均匀的花纹是为了增加与地面的摩擦力，对吗？

答案是肯定的。但是为什么呢？一些学生试图用物理教科书来解释它——影响摩擦力的条件、接触面的材料特性、粗糙度和接触面上的压力。也可以用这种方式解释轮胎的不平坦表面和与摩擦表面的相互接合会增加摩擦。总的来说，这似乎是合理的，但如果你仔细想想，北京的汽车和自行车主要是在水泥和沥青路面上行驶。橡胶轮胎上的图案真的能增加咬合和摩擦吗？我看未必。试着做一个实验。用橡皮擦在纸面上擦写。你是用橡皮擦的尖角和边缘，还是在橡皮擦的一边擦得太多了？恐怕没有明显的区别。当一个表面用于摩擦时，摩擦力可能更大。

学生思考的逻辑是:不平的表面会增加压力，增加压力肯定会增加摩擦力！这个推理正确吗？这种不均匀性减少了接触面积，增加了与路面的压力，这是正确的。但是压力很大，不一定摩擦力很大！由于压力增加，面积减小，压力最终由压力和面积的乘积决定，所以压力不变，推论不合理。

我们应该知道，我们所谈论的材料的粗糙度和压力影响滑动摩擦，而滚动摩擦通常代替轮胎和路面之间的滑动摩擦，具体地说，静摩擦或最大静摩擦是在驱动轮和地面之间，从动轮或导向轮是滚动加滑动的。

因此，要研究这个问题，首先要对现象进行分析，判断其本质，然后根据相关法律进行分析和推理。

应该指出的是，在城市道路的水泥路面或沥青路面上，花纹一般对摩擦力没有影响。但这种模式是针对“不寻常”的情况，并产生影响。例如，道路刚刚下雨，有一层水。就在霜下；当路面上有一层灰尘或细砂时，路面的性质和状况就发生了变化。代替橡胶和沥青，添加了一层“润滑剂”——水、冰或砾石。在这种情况下，当制动时，当橡胶轮图案在地面上摩擦时，水、沙子等被刮到图案的凹槽中并被扔到一边，使得路面保持清洁，保持路面和车轮之间的良好接触，并且车轮和地面之间的摩擦不受影响，或者换句话说，在这种情况下，轮胎和地面之间的摩擦增加，并且防止打滑。

轮胎花纹主要用于处理农村的沙砾路、草地、泥地或上坡。这时，光滑橡胶与地面之间的摩擦力大大减小，特别是上坡时，简直是“无刮擦”，从而失去了驱动力。图案的不平坦表面减少了接触表面并增加了压力。它将深深地嵌入地面并“挖掘”地面，从而增加摩擦力。此外，地面上的石肋被粘在轮胎的花纹上，就像我们上坡时，我们抓住树枝和杂草，提高越野能力。

由于花纹具有这种功能，因此必须防止它们被泥块堵塞，因此卡车、越野汽车和拖拉机的轮胎上的花纹非常厚，并且花纹的形状和方向应该使得它们不仅能够挖掘土壤，而且能够随时倾倒堵塞在花纹接缝中的泥块。

还有一种情况是，当高速汽车突然刹车时，巨大的摩擦力会融化橡胶表面，从而大大降低摩擦力。在这种情况下，该模式将不起作用。最好的方法是让*慢慢转动，这样某个位置就不会被强大的摩擦力融化。飞机着陆时，轮胎高速摩擦地面。摩擦产生的高温会熔化橡胶，甚至会冒出浓烟。此时，轮胎将被允许轻微旋转并连续改变接触位置，以保持摩擦力而不损坏轮胎。

轮胎的式样诞生于1892年左右。开始时，轮胎图案很简单，只是一些直线。在过去的一百年里，随着路况、车速、负载等条件的变化，轮胎的胎面花纹不断得到改善，变得更加复杂和多样化。

现在轮胎有很多种类型，人们习惯于把它们分为三类:通用型、高野型和组合型。然而，它们的几何形状一般分为五种:纵向直线、横向直线、斜线、块状和混合型。一般模式，也叫道路模式，是最早也是最常见的模式。例如，公路汽车轮胎上常见的纵向直纹和锯齿图案可以消除噪音，因此它们也被称为无声图案。为车辆在野外和松软的土地上行驶而设计的高速越野图案很大，有又宽又深的啃沟，而且在行驶时不容易夹住石头、藏土和开花。它们特别适用于拖拉机和对电力吸引和地面牵引要求高的拖拉机。组合轮胎可以在硬路面和砾石路面上行驶，也可以在松软、泥泞和结冰的路面上行驶。

在中国东北、内蒙古、黑龙江和吉林，冬天非常寒冷多雪，车辆容易打滑。不管*上有什么样的图案，都不能解决问题。因为陆地被冰雪覆盖，如果你不能上斜坡，几乎不可能停下车。唯一的方法是用铁链做一个网，并把它放在*上。驾驶时，当铁链接触地面时，会被压入路面的冰雪中，并深深地刻入其中，从而大大增加摩擦力，方便起步和停车。然而，噪音很大，对路面的损害也不小。