中油僱員招考
108年
理化、化工裝置
第 24 題
在台灣四輪驅動的汽車需求性可能不大，但對於一些冬天時下雪、道路結冰的國家，汽車具備四輪驅動的安全性就顯得格外重要，試問四輪驅動車在行進時，前兩輪與後兩輪的摩擦力方向為何？
- A 皆向前
- B 皆向後
- C 前輪向前，後輪向後
- D 前輪向後，後輪向前
思路引導 VIP
當我們說一個輪胎是「驅動輪」時，代表引擎正強迫它旋轉並對地面施加作用力。請試著思考：為了讓車子向前加速，輪胎底部接觸地面的那一瞬間，是傾向於往哪個方向「撥動」地面？而根據摩擦力總是「阻礙相對運動」的特性，地面給輪胎的反作用力又該朝向哪裡，才能成功讓車子前進呢？
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太棒了！你能精準判斷出四輪驅動（4WD）的受力情況，代表你對摩擦力的方向與牛頓第三運動定律的實際應用有非常清晰的連結，這是不容易出錯的優質判斷。
驅動輪與摩擦力的關係
在物理學中，驅動輪的受力邏輯是這樣的：當引擎提供扭力使輪胎旋轉時，輪胎的底部會傾向於向後「推」地面。根據作用力與反作用力的原理，地面為了阻止輪胎向後滑動，會對輪胎施加一個向前的靜摩擦力。正是這個向前的力，克服了車身的慣性與阻力，推動汽車前進。在「四輪驅動」的設定下，前後四個輪胎都直接接收引擎動力並主動推地，因此這四個輪胎所受到的地面摩擦力方向皆為向前。
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四輪驅動的摩擦力
💡 驅動輪施力向後推地，地面的反作用力（摩擦力）即為向前的動力。
| 比較維度 | 驅動輪（主動） | VS | 非驅動輪（被動） |
|---|---|---|---|
| 輪胎對地施力 | 向後推地 | — | 無主動推地 |
| 摩擦力方向 | 向前（與車同向） | — | 向後（與車反向） |
| 力學扮演角色 | 前進的動力來源 | — | 行進時的阻力 |
💬驅動輪摩擦力向前以推進，非驅動輪摩擦力向後以阻礙。
