自行车轮胎的动摩擦因数是多少?

自行车轮胎的动摩擦因数是多少?
自行车轮胎的动摩擦因数是多少?

自行车轮胎的动摩擦因数是多少?
第一次,我们准备了器材：5个弹簧秤、2个滑轮、自行车,（说明：多个弹簧秤和滑轮是打算在单个弹簧秤不足时用的）地点选在科技楼大厅.在实验中我们遇到了问题：1、没有测自行车质量的器材.2、弹簧秤量程太小,可测空车时摩擦力,人在车上就拉不动.3、自行车会摔倒.4、难以保持匀速运动.针对这些问题我们展开了讨论、分析,得出以下几条措施：1、自制一个大量程的弹簧秤.2、借一个人体测量计.3、用两辆相同的自行车拼组成一个四轮车,以保持平衡,同时我们考虑到自行车运动时与地面的摩擦是滚动摩擦,有同学建议用自行车轮胎制成滑块测出橡胶与地面的摩擦系数.
　　第二次,我们采用在不同场地 多次测量取平均值的方法,来测橡胶轮胎与摩擦面的摩擦系数,在进行这个实验时要注意两点：一是拉力保持水平.二是尽量使滑块保持匀速运动.在水泥地面上测摩擦力时,弹簧秤示数抖动很大,几乎读不出来.经分析,原因是滑块小而道路粗糙,滑块不在水平面上运动,受力分析如右图.
　　当滑块下坡时, 经大家讨论,取平均值.这样,我们测得了橡胶与地面的摩擦系数.数值如下表一所示.取平均值得到在水磨地上的摩擦系数约为0.38.在水泥地上的 图1
　　摩擦系数约为0.72.
　　G（N） 5．7 8．5 11．2 G（N） 5．7 8．5 11．2
　　水磨地 F 2．2 3．2 4．3 水泥地 F 4．2 6．4 7．4
　　0． 39 0．38 0．39 0．74 0．75 0．66
　　取平均值：0．38 取平均值：0．72
　　在指导师的指导下,从平时习题中得到启发,我们利用斜面来测出橡胶与斜面的摩擦系数,受力分析于图2.把木块放置于斜面,把高度渐渐垫高,轻推滑块当滑块匀速下滑的时候得到推导公式： 我们测得的数据如下表二,求得的 .
　　H（cm） 25．3
　　S（cm） 35．3
　　0．72
　　表二 图2
　　第三次,为解决弹簧秤量程太小问题上,我们决定自己动手制作一个大量程的弹簧秤.我们在温州康乐坊购得弹簧,开始制作弹簧秤.先在板上装上固定点及弹簧、挂钩、指针,然后,在挂钩上加钩码,相应地标出刻度,我们原以为会非常成功地仿造出弹簧秤,然而,意想不到的情况出现了.根据胡克定理F= kx,k应该是个恒量,力与伸长的长度成正比,然而当挂上10N钩码时,弹簧伸长1.2cm,而挂上20N钩码时,弹簧伸长8.8cm,也就是说F与△L不成正比.对此,我们小组成员们束手无策,但是我们不能就此打住,不能前功尽弃,当时我们就去找指导老师,老师对我们说继续做下去,真不成就作成一一对应的不均匀刻度的弹簧秤.在老师的鼓励下,我们接着做下去.后来又发现,拉力超过20牛后,弹簧的弹性系数又成恒值,获得的数据如下表三所示：
　　表三
　　弹簧伸长（L）cm 1．2 8．8 16．5 24．3 31．0 38．7
　　挂码重量（N） 10 20 30 40 50 60
　　伸长量cm 1．2 7．6 7．7 7．8 7．7 7．8
　　我们制成了一一对应的弹簧秤.但这次实验的数据与胡克定理相矛盾,经推断,可能是由于弹簧加工程序的原因引起的,有待进一步探索,我们体会到在实验中应该培养应变能力,适应实验情况的变化.
　　其实以上的几次实验工作都是为下面的测量滚动摩擦力与功率做准备条件的.开始,我们把自行车打足气,再把两辆大小相同的自行车头与头,尾与尾用木棒连成四轮车,使自行车站稳,用测力计水平拉自行车,分别测在不同情况下滚动摩擦力大小,如图所示.但这个实验我们很难保持匀速运动,这样弹簧秤系数就不够稳定.于是我们又用车一前一后,中间挂上弹簧秤,作对比验证,原理如右下图所示,开始时两车同时加速运动,到了一定的速度,B车只控制方向,而A车匀速前进,这样弹簧秤读数就是B车所受地面的摩擦力.同时为了保证基本匀速运动,我们在开始计时起,10米、20米、30米处设秒表,算出速度,基本相等.同样我们用空车、载人车分别在水磨地、水泥地、塑胶跑道上测出了滚动摩擦力如下图所示.从这两次实验中我们得到了一个结论,即物体的滚动摩擦随压力的增大而增大.
　　测量场所 物理量 0米 10米 20米 30米 平均值
　　水磨地 时间（s）A 0 10．40 21．75 30．50
　　空车滚动摩擦力（N）B 0 2．75 3．0 3．5 B 3．08
　　载人滚动摩擦力（N）C 0 13.5 15 17.5 C 15.3
　　水泥地 A 0 11．75 22．50 30．0
　　B 0 4．0 4．5 3．8 B 4．1
　　C 0 20 22 19 C 20．3
　　塑胶跑道 A 0 11．20 21．60 30．0
　　B 0 4．5 5 40 B 4．5
　　C 0 20．5 23 22 C 21．8
　　测得了自行车的滚动摩擦力又为我们的下一步测自行车的功率准备了必要的条件.我们根据初中学过的一条功率的推导公式： .现已知自行车摩擦力F的大小,只要求得自行车匀速运动时的速度便可求得功率.为求得自行车匀速运动时的速度,我做了如下图的实验.
　　一人骑自行车在A点开始加速,到了红旗的地方开始匀速运动,同时开始计时,分别记下穿过10米、20米、30米处时所用的时间.记录如右表.
　　St人 (s) 0米 10米 20米 30米 平均速度m／s
　　A 0 1．3 2．6 4．2 7．7
　　B 0 1．2 2．4 4．2 7．1
　　C 0 1．4 2．4 3．5 8．6
　　D 0 1．3 2．5 3．4 8．8
　　E 0 2．1 3．6 5．3 5．7
　　F 0 0．9 1．9 2．8 10．7
　　通过公式： 求出速度.由此,我们继而得出人骑车的功率大小,见下表.
　　人物理量 A B C D E F
　　滚动摩擦力（N） 23．3 22 20 21．3 20．7 20．6
　　速度（m／s） 7．7 7．1 8．6 8．8 5．7 10．7
　　功率（W） 179．4 156．2 172 187．4 118 220．4
　　【课题研究主要成果】
　　一、自行车空车摩擦力约为4N；自行车坐人摩擦约为22N
　　二、橡胶轮与地面的滑动摩擦系数约为0．7～0．8
　　三、自制大量程弹簧秤、最大量秤90N
　　四、测定人的骑车功率为0．1KW－0．2KW