1700048767
汽车是怎样跑起来的 [:1700046555]
1700048768
4.3.1 没有抓地力就无法转向
1700048769
1700048770
在上一节中我讲到，汽车即使提速到时速100km也能转向，是因为轮胎的触地面弯曲，产生了侧偏力。汽车在高速公路等曲率半径（弯道半径）大的转弯处（即缓弯）能够安全转向，这没什么问题。但在山路等曲率半径小的转弯处（即急弯）也能在时速100km下转向就有些不现实了。汽车可能会因无法彻底转向而跌落悬崖。那这是为什么呢？
1700048771
1700048772
转弯越急，速度越快，离心力越大，因此在转向时就需要足够大的侧偏力来抵抗离心力。之前我讲过，侧偏力是因弯曲而产生的，但如果轮胎不紧抓路面，轮胎也就无法弯曲。我们把轮胎紧抓路面的力称为抓地力。抓地力越小，轮胎的弯曲程度就越小，也就意味着侧偏力越小。也就是说，为了产生抵抗离心力的侧偏力，必须加大抓地力。
1700048773
1700048774
然而抓地力也有界限。当离心力超过在抓地力限度内产生的侧偏力时，汽车就无法顺利转向。因此，除了转弯的急缓程度之外，汽车能否顺利转向也与轮胎的抓地力有关。
1700048775
1700048776
汽车是怎样跑起来的 [:1700046556]
1700048777
4.3.2 揭开抓地力的神秘面纱
1700048778
1700048779
之前为了介绍汽车转向的过程，我先讲解了转向系统、轮胎的结构以及因“变形”和“弯曲”产生的侧偏力。贸然提出轮胎的抓地力会影响这一过程的讲解，所以我就没有提及。
1700048780
1700048781
然而，汽车“行驶”、“转向”、“停车”的根本在于轮胎的抓地力，这些都是以轮胎紧抓路面为前提的。正是因为抓地力的存在，汽车才能依靠紧抓路面“作用力”的“反作用力”前进、转向、减速并停车。换句话说，如果没有抓地力，汽车就无法行驶、转向和停车。这是因为轮胎是汽车与路面的唯一触点，只有轮胎紧抓路面汽车才能行驶，并且汽车转向时轮胎的作用尤为重要。下面我就开始讲解轮胎的抓地力。
1700048782
1700048783
首先，什么是抓地力？之前我讲过，抓地力是轮胎紧抓路面的力。说得更具体一点，就是轮胎的橡胶牢牢抓住道路表面的力。抓地力产生于“橡胶的摩擦”、“轮胎的变形”和“橡胶的损耗”。
1700048784
1700048785
先从橡胶的“摩擦”说起吧。与铁制车轮或木制车轮不同，触摸轮胎的表面时，您会觉得有些黏。橡胶表面的黏性会和路面产生摩擦，生成紧抓路面的力。
1700048786
1700048787
抓地力也来自于因轮胎的弹力产生的“变形”。之前我讲过，轮胎的触地面会变形压瘪。轮胎正是借助这种变形紧抓路面并向后“驱赶”路面的。
1700048788
1700048789
气温越高，橡胶的黏性和弹力就越大，抓地力也随之增大。相反，气温越低，橡胶越硬，黏性和弹力也就越差，抓地力也越小。
1700048790
1700048791
抓地力还与轮胎的磨损有关。掰橡皮时橡皮会产生防止断裂的阻力。同样，轮胎的磨损就是紧贴路面的橡胶的损耗，此时发挥阻力就是抓地力。当然，轮胎橡胶的损耗是微乎其微的，因此在路上往往看不到散落的橡胶碎片。
1700048792
1700048793
如上所述，“摩擦”、“变形”和“损耗”三股力量综合起来才产生了抓地力。汽车转向时轮胎因抓地力而弯曲，从而产生侧偏力。且抓地力越大，与离心力相抵抗的侧偏力就越大，急转弯时也能快速转向。但是当离心力超出抓地力的界限时，汽车就会开始打滑，导致无法彻底转向。因此为了行驶安全，必须在考虑到汽车速度和转弯的急缓程度的同时，保证汽车在抓地力的界限内行驶。
1700048794
1700048795
汽车是怎样跑起来的 [:1700046557]
1700048796
4.3.3 轮胎的抓地力随路面状况发生变化
1700048797
1700048798
我们说轮胎的抓地力时，一般是以汽车在干燥的路面上行驶为前提的。但汽车并非只在干燥路面上行驶，路面状况改变时抓地力也会发生变化。
1700048799
1700048800
我们已经了解到，“摩擦”、“变形”和“损耗”三股力量综合起来才产生了轮胎的抓地力。其中影响较大的是“摩擦”和“变形”，两者会因路面状况的不同而变化。当给橡胶施加重量时，它会变形处于压瘪状态。这样一来，轮胎与路面更加贴合，摩擦变大，也就不容易打滑。我们穿的鞋，橡胶底比皮制底更防滑。这是因为橡胶有弹力，更容易贴合路面，摩擦也就更大，并且胖人的鞋底与路面更贴合。然而橡胶鞋底也不是完全防滑的。例如，跑步时突然停止，在下过雨的人行道上奔跑，以及寒冬的早晨走在结冰的路上时，即使是橡胶鞋底也会打滑。
1700048801
1700048802
轮胎也是如此。当汽车在下过雨的道路、没有经过铺砌的沙土路或者冰雪路等容易打滑的路上行驶时，如果速度不是远低于在干燥路面上的行驶速度，轮胎就很容易打滑。并且如果不在转向时减速，就无法彻底转向。之所以容易打滑，是因为轮胎抓地力限度变小了。
1700048803
1700048804
汽车是怎样跑起来的 [:1700046558]
1700048805
4.3.4 把抓地力分配给“行驶”和“转向”
1700048806
1700048807
我们从抓地力的角度再来考虑一下汽车为什么能在缓弯时快速转向，而在急弯时必须降低速度。
1700048808
1700048809
之前我讲过，轮胎的抓地力不只是在转向时发挥作用，而是与汽车的“行驶”、“转向”和“停车”都有关。抓地力存在极限，因此需要调整并决定抓地力的分配是用于行驶、转向还是分给减速。
1700048810
1700048811
能够表示抓地力分配方法的是摩擦圆，它表示占据了大部分抓地力的摩擦限度。虽然抓地力包含轮胎的摩擦、变形和损耗三大要素，但仅用表示摩擦限度的摩擦圆，就能显示出抓地力的整体倾向。
1700048812
1700048813
请看图4.5中左侧轮胎的摩擦圆，纵轴的上半部分展示了与汽车的驱动力相关的抓地力，下半部分展示了与汽车的减速力有关的抓地力。横轴表示转向时抵抗离心力的抓地力。
1700048814
1700048815
1700048816