车轮为什么是圆的

2021-09-07 14:24:22 | 作者:且听风吟 | 点击: | 手机版
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  圆有这样一个特性:圆心到圆周上任意一点的距离都是相等的,这个相等的距离,叫做半径。也就是说:“在同一圆中,所有的半径都是相等的。”所以,人们把车轮做成圆形的,并使车轴经过圆心,当车轮在地面上滚动时,车轴离开地面的距离就总是等于车轮半径那么长。这样行驶起来才会平稳。

  所以,车轮为什么是圆的?主要有两个原因:省力和平稳。

  车轮的使用,是人类礼貌史的一个重大提高。

  车轮能够省力,因为圆形能够减少摩擦阻力,加快速度.

  提高效率,就是车轮的重大优点:

  以滚动来代替人类和畜力的体力负重。

  物体在运动中,重心坚持不变,不会因为重心的起伏消耗动力(人力或畜力)。

  据说,大约在公元前3000年的时候,世界上有几个不一样的地方同时发明了车轮,制陶工人是轮子的最早使用者,他们用一种能够旋转的台面来转动陶罐,就这样他们成功的做出了各种各样奇特的罐罐,马夫们看到轮子这么神奇,也都兴奋了起来,他们想,为何不给自我的马车装上轮子呢?从这以后,车轮便被装在马车上,从而彻底改变了陆地上的交通方式。

  车轮是圆的,能够保证它的运动轨道是平稳的。假如是方形的、三角形的,或者是其它多边形的,甚至椭圆形的,车轮一动起来就会一高一低,车子就不能保证平稳啦。并且车轴当然要安装在圆心位置啦,当车轮在地面上滚动时,车轴离开地面的距离就总是等于车轮半径那么长。这样行驶起来才会平稳,如果这只车轮变了形,不是圆形的了,地面到轮子圆心的距离不都是相等的,那么这种车子走起来,必须会上下颠簸。

  车轮做成圆形的,当然也还有别的原因,那就是圆形的摩擦力比较小。比如当一样东西在地上滚动的时候,要比在地面上拖着走省劲多了。这是因为滚动摩擦产生的阻力比滑动摩擦产生的阻力要小的缘故。圆形的车轮能够省力,这样车子就能够快速前进啦!

  下头再普及一下轮子的发展史吧:

  通常轮子被视做人类最古老、最重要的发明,以至于我们经常把它和火的使用相提并论。实际上人类驯服火的历史超过150万年,而开始使用轮子的时间仅有区区六千载光阴,轮子的出现也只是在青铜时期以后的事了。

  在轮子构成之前,人们最初在打猎的时候,打到重的猎物,要么人多一齐抬着走;要么拖着猎物走;还有一种发明就是“轻撬”,它的特点是借助斜坡轻轻撬动物体,使得东西往下滑动,可是在当时几乎没有道路的荒山上,用这种方法,也很困难。人们之后想到一个办法,把猎物放在几根粗的树杆上,拖着树杆走,树杆是圆柱形的,它能滚动起来。再之后,一天,有人发现圆滑的石头和圆的木头在风的吹动下,就比别的东西跑得快,所以在这个时候,初始的轮子就诞生了。

  大家都明白圆有这样的一个特性:圆心到圆周上任意一个点的距离都是相等的,这个相等的距离被我们叫做半径。在同一圆中所有半径都是相等的,所以车轮被做成了圆形的,车轴离开地面的距离就总是等于车轮半径那么长。这样车轮行驶起来才会平稳。如果这只车轮变了形状,成了三角形或正方形,不是圆的了,车缘到轮子圆心的距离就都不是相等的了,那么车子走起来,必须会上下颠簸,或者连走都走不了。三角形和正方形的轮子,它们的中心点到各边的任意一点的距离都不一样,并且它们接触地面的那面面积太大,阻力也就越大,所以就不容易走起来。圆形的接触面小,仅有一个接触点,所以它就没有什么阻力,它就能滚起来。

  以上是理论知识,为了解释车轮为什么是圆形的,我还做了实验。找了几张硬纸板分别做了几个圆形、几个三角形、几个正方形,并插入牙签,让它们滚动起来。圆形的轮子轻轻一推,轮子立刻就滚远了;而三角形和正方形的轮子,要么原地不动,要么还是原始着地的那面拖着地面走了一下就停止了。

  关于现代汽车轮胎的历史

  在1895年随着汽车的出现,充气轮胎得到广泛的发展,首批汽车轮胎样品是1895年在法国出现,这是由平纹帆布制成的单管式轮胎,虽有胎面胶但无花纹。

  1892年英国的伯利密尔发明了帘布,1910年用于生产,这一成就除改善了轮胎质量,扩大了轮胎品种外,还使外胎具备了模制的可能性。随着对轮胎质量要求的提高,帘布质量也得到改善,棉帘布由人造丝代替,50年代末人造丝又被强力性能更好、耐热性能更高的尼龙、聚酯帘线所代替,并且钢丝帘线随着子午线轮胎的发展,具有很强的竞争力。

  1904年马特创造了炭黑补强橡胶,大规模用于补强胎面胶是在轮胎采用帘布之后,因为在这之前,帆布比胎面在轮胎使用中损坏得还要快,炭黑在胶料中的用量增长很快,30年代每100份生胶中使用的炭黑也可是20份左右,这时主要在胎面上采用炭黑,胎体不用,已达50份以上。胎面中掺用炭黑以前,轮胎大约只行驶6000km就磨光了,掺用炭黑后,轮胎的行驶里程很快就得到显著的提高。一组货车轮胎大约可行驶10万km,在好的路面上,甚至可达20万km。

  1913-1926年,因发明了帘线和炭黑轮胎技术,为轮胎工业发展奠定了基础。轮胎外缘的标准化,制造工艺的逐渐完善,生产速度比以前提高了,轮胎的产量与日俱增。

  随着汽车工业的发展,轮胎技术一向不断地改善与提高,如20年代初至30年代中期轿车胎由低压轮胎过渡到超低压轮胎;40年代开始轮胎逐步向宽轮辋过渡;40年代末无内胎轮胎的出现;50年代末低断面轮胎问世等等。许多新技术的出现都莫过于1946年法国米其林公司首创的子午线结构轮胎,这种轮胎由于使用寿命和使用性能的显著提高,异常是在行驶中能够节省燃料,而被誉为轮胎工业的革命,在那里简略介绍一下当今发展的主要几种轮胎特征。

  早期的汽车使用木制或铁制的车轮,汽车的悬架结构也不完善,再加上路面行驶条件不好,尽管汽车行驶速度不高,但还是颠簸得厉害。有位海军上校对乘坐早期汽车的感受如下追述:“是我初次尝试不用马拉的交通工具。1886年,我乘坐铁轮的汽车在高低不平的花岗石路上行驶,车子的剧烈颠簸使我联想到药水瓶上的说明--服前摇匀”。

  第一个空心轮子是1845年英国人罗伯特·汤姆逊发明的,他提出用压缩空气充入弹性囊,以缓和运动时的振动与冲击。尽管当时的轮胎是用皮革和涂胶帆布制成,然而这种轮胎已经显示出滚动阻力小的优点。根据这一原理,1888年约翰·邓录普制成了橡胶空心轮胎,随后托马斯又制造了带有气门开关的橡胶空心轮胎,可惜的是因为内层没有帆布,而不能坚持必须的断面形状和断面宽。

  橡胶轮胎的出现是汽车进一步发展的先决条件。提到橡胶,人们自然会想到橡胶之父查尔斯·古德伊尔。1834年,他受焦炭炼钢的启发,开始进行软橡胶硬化的试验。经过无数次失败后,在一个偶然的机会,发现了硫化橡胶受热时不发粘并且弹性好,于是硬化橡胶诞生了,橡胶轮胎制造业从此也应运而生。1895年随着汽车的出现,充气轮胎得到广泛的发展,首批汽车轮胎样品是1895年在法国出现的,这是由平纹帆布制成的单管式轮胎,虽有胎面胶而无花纹。

  直到1908年至1912年间,轮胎才有了显著的变化,即胎面胶上有了提高使用性能的花纹,从而开拓了轮胎胎面花纹的历史,并增加了轮胎的断面宽度,允许采用较低的内压,以保证获得较好的缓冲性能。

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