轮胎尺寸越大抓地就越好吗？

请问在其他条件如摩擦系数相同或相近下，轮胎的尺寸越大意味着抓地能力越强吗？
听过另一种说法是雨雪天气大尺寸轮胎容易打滑。

热心的回应 · 2019-6-12 21:51:12

我坚持的答题原则是：让大家看懂无障碍！

看到这个问题，我觉得我有一篇文章答得还不错，那就拿出来和大家分享一下：
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【写在前面】
江湖上盛传一种说法：轮胎越宽，抓地力越好。

抓地力，就是摩擦力，还记得中学学的摩擦力公式吧：
F=μ×N（摩擦系数×正压力）

那么问题来了，材料（摩擦系数）不变，车重（正压力）不变，管它多宽的胎，摩擦力F都一样啊！

很多理性汽车爱好者因此相信“摩擦力和接触面积无关”，开始质疑宽胎理论，我也被不止一个朋友问过。诺诺本科正好是学物理的，今天就深聊一下宽胎的流言吧。老规矩，自备瓜子和饮料。

【一个让人纠结的测试】
F=μN，虽然广为人知，但它是摩擦理论的最简版本（中学生会做题即可）。真实的摩擦，可比这个复杂多了。今天诺诺要花几分钟来讲讲物理，但会避开繁杂的理论推导，让深奥的知识尽量白话。

我们先看一个足以让你陷入纠结的问题：
一个木块，按A、B两种体位摆在地上，拉动它们所需克服的摩擦力F一样么？

图：拉木块的问题

把这个问题讲清楚了，摩擦力跟接触面积的关系，也就清楚了。

【宏观接触面积vs微观接触面积】

物体的微观表面都是凹凸不平的，物体间真正“触碰到”的部位其实是很有限的。

一张名片放在光滑的桌面上，我们平常说的接触面积就是名片的面积，这叫宏观接触面积。但名片和桌面真正“碰上”的部分大约只占百分之几，这叫微观接触面积，正是它在操纵着摩擦力的大小。

图：放在光滑桌面上的名片

我就不往分子层面聊了，大家简单地记住：

微观接触面积越大，摩擦力就越大。

微观接触面积这个概念可能比较陌生抽象。诺诺可以再例举一些实例，供求知欲高的知友加深认识。

拇指按在iPhone的home键上，貌似手指接触了整个按钮，但微观接触部位，其实只是按钮对应的指纹，估计占按钮面积的一半左右。

图：Home键的微观接触面积分析

大胆的说，如果某人天生没有指纹，手指的微观接触面积会大增，摩擦力会比常人大，捏东西就更不容易滑。

这恐怕是一个颠覆的观点吧！因为，从小到大，所有的教科书上都说“指纹有防滑的作用”，其实在正常情况下，有指纹更容易滑。

如果你们用过标准厚度规，那是磨得像镜子一样光洁的不锈钢块，只要两块厚度规摞在一起了，就得费点力气才能拉开，这就是接触表面过于平整光洁，微观接触面积很大，而导致摩擦力异常变大的真实案例。

图：标准厚度块

明白了摩擦力实际上跟微观接触面积有联系后，还没完，我们接着看看，增加正压力N后，发生了什么。

所有物体在微观上看，都有一定的弹性。正压力N增加，接触表面变形也增加，所以微观接触面积S也会增加，最终导致摩擦力F增加。

图：接触压强增加，微观接触面密度也增大

因此，“压得越紧，摩擦力越大”，这个现象的幕后本质还是总的微观接触面积变大了。

【解读“拉木块测试”】

图：再挂一次拉木块的插图

假设体位A和体位B的宏观接地面积是3：1，那么接触压强就是1：3，那么在单位接地面积内，体位B有更多的微观接触点。

假设木块具备“线性弹性”，即3倍的接触压强，能换来3倍的微观接触点密度。但是，体位B的宏观接地面积只有A的1/3，那么最终A和B的微观接触面积还是一样的（3×1/3=1），摩擦力也应该是一样的。

如果木块的弹性是非线性的呢？那就是说，3倍的接触压强，换不来3倍的微观接触点密度，那体位B就吃亏了（小于3的数×1/3，结果是小于1的），因此体位B的摩擦力必然小于A。这种情况下，拉动A就更费劲。

【轮胎的非线性】

我们生活中很多物体的微观表面都呈现非线性弹性特征，木头、纸张、皮肤、都不例外，因此真实世界中，同样的压力下，往往接触面积越大，摩擦力越大。诺诺暂且称之为“接触面积效应”。

橡胶是一种非常奇葩的材料，它具备严重的“非线性”特征，所以这个效应非常明显，相同条件下，更大的接触面积，就是可以带来更好的摩擦力。

因此，民间盛传的“宽胎抓地力好”，是有理论依据的，这也是坊间汽车传言中为数不多的正解。虽然理论是这样的，但进入实战层面时，依然会出现很多幺蛾子。

【写在后面】

轮胎的魅力就在于它的非线性特征，这是与生俱来不可改变的，让人又爱又恨。为减少非线性特征对汽车的影响，汽车工程师除了改善橡胶性能，轮胎设计之外，还在悬架和操控的调校中发挥极致，这也是个相当有意思的话题，诺诺择日再聊。

热心的回应 · 2019-6-12 21:51:13

理论上，轮胎尺寸越大（含宽度越宽），跟地面的接触面积就越大，抓地就越好。

涉水抓地正相反，轮胎接触面积越小，越容易深入水下去抓地，越宽大的轮胎越容易跟地面夹水——也就是漂浮。

地面状况啊材质啊花纹啊都是进一步研究的话题，二级话题就先不谈了。

热心的回应 · 2019-6-12 21:51:14

好多人觉得换更宽的轮胎，车肯定跑得更快。其实不是，轮胎的宽窄一定要和动力匹配，过宽过窄都不好，视知车学院来给你说说你到底是不是花了冤枉钱！

https://www.zhihu.com/video/918492445140992000“为啥这些跑车后轮比前轮宽这么多？”不是为了酷也不是炫富，这是驱动方式和马力大小决定的。性能车和跑车大多是后驱，这些车马力大，起步时会重心后移，如果后轮不够宽，抓地力不够，就会打滑。增大车轮宽度才能防止汽车原地打转。还有些车发动机后置，重量本来后边就比前边沉，所以后轮当然更要宽一点。
“那为啥不前轮也加宽？”前轮加宽，抓地力虽然有了，但转向感受也模糊了，而且过宽的前轮还会影响转弯半径。
不过，也不是所有主打运动的车型轮胎都前窄后宽。前驱的思域TYPE-R和四驱的高尔夫R，就是四个轮子一样宽。
秋名山上的赛车以漂移为生，抓地力也不是越大越好，所以虽然也是后驱车但后轮并没有加宽。
胎还是要和性能匹配！就说Polo吧，车胎每增加一点宽度，油耗也会增加一点。

除此之外，动力不大轮胎大，小心速度越来越慢。最后，视知车学院提醒你，想改装爱车的轮胎规格，一定要听从专业人员指导，可能还得换轮毂……

热心的回应 · 2019-6-12 21:51:15

从表面上来看，在车辆的载荷一定是，摩擦力应该与摩擦系数相关。也就是我们常说的F=μN
在汽车领域中，有个类似的概念，称为路面附着系数。
在干燥路面上，车速增加，附着系数几乎没有变化，而在潮湿路面上，附着系数则随速度的增加而急剧变小。在高速公路上高速行驶时，因轮胎与路面间的积水不能排除，水的阻力会驶轮胎上浮，严重时会产生“水滑”现象。失去附着力。如果轮胎花纹槽沟变浅，或汽压低时，更容易产生这种现象。

所以从宏观的角度上来说，这么摩擦力好像只取决于摩擦系数μ和地面对车辆的支持力N。如果在所有条件都相同时，貌似抓地力是一样的。
但是从微观角度上，正如 @周含露答案中提到的那样。微观的接触面积越大，摩擦力越大。
F1赛车的热熔胎就是一个极端的例子。高温下，热熔胎好像黏在地面上，微观接触面积很大，所以摩擦力也很大。

我这边还想再说一个另外的方面。
如果是两个相同面积的轮胎一个宽但是直径小，另一个窄但是直径大。他们接触地面的面积是相同的。
在直线行驶时他们的抓地力没有太大的区别，但是在转弯时，宽的轮胎比窄的轮胎的抓地力要更好。主要是在侧倾时，轴荷转移时，“无效”或者“低效”的面积所占的百分比较小，对摩擦力的负面影响也就较小。
欢迎各位批评指正~

热心的回应 · 2019-6-12 21:51:16

干燥的路面上，胎面越宽抓地越好；雨雪路面上，胎面越窄抓地越好。
超速行驶中，抓地力多好的胎都没用。
珍爱生命，请勿危险驾驶！

轮胎尺寸越大抓地就越好吗？

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