用轮子告别滑动摩擦，从滚木说起
看上去不起眼的轮子却是人类历史上一个非常伟大的发明。和很多有“参考”的人造工具不同，轮子这种工具原来并不存在于大自然的动物或植物身上。人类最早使用轮子可能和建造宏伟建筑，运送巨大石块有关。公元前27世纪，古埃及人开始修建金字塔。为了将长方体的石料运送到施工现场，奴隶们在路面或斜坡上铺设了圆木，石料在滚动圆木上向前运行，比直接在地面上向前拖动要省力，也就是说，我们的祖先在5000多年前就了解到滚动摩擦力比滑动摩擦力要小得多，这也是我们为何要发明轮子的初衷了。
中国古代传说中发明轮子的奚仲（cbc）
轮子的逆袭——吃软怕硬的滚动摩擦
自从有了轮子，人类的技术史就像是进入了快车道。从最早的整体圆木车轮，到后来有轮辐的车轮，再到有金属材料包裹的近代车轮，轮子与地面接触的部分一直是硬邦邦的。颠簸的路况让人们根本没法考虑“舒适”问题，而拉车的牛马们也不会告诉人们那种车轮更加省力。直到19世纪末，汽车、自行车的发展和充气轮胎的广泛应用，才让人们真正享受到了轮子的乐趣。不过，烦恼却又随之而来：柔软的充气轮胎虽然能够减少颠簸，但气压不足时会让骑车人更加费力，或是让汽车更加费油，这是为什么呢？ 原来，滚动摩擦“吃软怕硬”。虽然轮子与地面的滚动摩擦远远小于滑动摩擦，但是，滚动摩擦的大小与接触面有关。滚动物体在接触面上滚动或有滚动的趋势时，物体和接触面都会发生形变（图1），从而产生的对滚动的阻碍作用，这实际上是一种阻碍滚动的力矩。当接触表面产生形变，物体受重力作用而陷入支承面（图2），同时物体本身也受到压缩而变形，当物体向前滚动时，接触处前方的支承面隆起，而使支承面作用于物体的合弹力的作用点从最低点向前移。正是这个弹力，相对于物体的质心产生一个阻碍物体滚动的力矩（图3），这就是轮胎越“软”，车子越费力的原因。
图1（cbc）
图2（cbc）
图3（cbc）
用新材料反击滚动阻力
其实，人们很早就了解了滚动摩擦“吃软怕硬”的脾气，也想了很多硬办法来减少滚动摩擦，比如各种轨道上运行的火车、地铁、高铁，都是用坚硬的钢制轮子在钢轨上行驶。不过对于汽车来说，考虑到乘坐的舒适性、在中后对路面的压力等问题，硬质车轮显然是不行的，只能从减少轮胎与地面接触时的形变入手。轮胎厂商米其林在1992年成功推出绿色轮胎，将硅原料作为碳黑的部分替代物融入到轮胎胎面中，硅有助于在不降低轮胎抓地力（尤其是在湿滑路面上）和耐磨性的前提下，降低滚动阻力。这项技术能够降低了车辆行驶所需的能耗，这就是“米其林绿色轮胎”名称的由来，另外，轮胎硬度提高后，还可以减少反复变性而造成的发热问题，让轮胎寿命更长，正是一举两得。
米其林绿色轮胎（cbc）
除了选择一条硬度合适的轮胎，随时注意轮胎的气压也是很有必要的。合适的气压可以减小行驶时滚动阻力，降低油耗。现在很多汽车的轮胎内可以安装胎压监测传感器，让驾驶者可以随时通过行车电脑了解轮胎的气压等情况，也是个不错的选择。
给轮胎安装抬眼监测传感器（cbc）
不管你是喜爱骑行的自行车爱好者，还是纵横驰骋的驾驶者，你也许并没有在意你的轮子时时在和你作对。现在，选一条合适的轮胎，给它充上合适的气压，让轮子更“圆滑”，让你的出行更节能吧。
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