汽车中的几个物理问题探析

《汽车中的几个物理问题探析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、汽车中的几个物理问题探析镇海区龙赛屮学刘生全随着社会的进步、人们牛活水平的提高、汽车价位的降低，汽车不再是什么奢侈詁了，私家车的普及率越来越高，汽车已经成为日常的代步交通丄具。汽年的本身和行驶汽年的过程蕴含着非常丰富的物理知识，包括了物理中的力学、热学、光学、电磁学等，各种各样的传感器也被充分应用，一辆汽车就是一木很好的物理教科书，如果一个人能搞懂汽车上的所有原理，那他就是个全才，在物理上绝对称得上奇才。下面我就有关汽车知识方面的儿个高中物理作一下探讨，纯属个人看法，完全有可能不正确，望多多谅解，更期待同行的批评指正！一、汽

2、车的牵引力到底是什么力？是谁捉供的？很多人都认为汽车牵引力当然是汽车发动机提供的，发动机不T作汽车就不会开动，看似挺有道理，仔细琢磨一下就会发现不对。我们作儿个假设來说明问题，第一个假设，如果把汽车悬空架起，发动汽车发动机，汽车能开吗？那有些人会说，汽车没落地当然不能开To那好，笫二个假设，假设汽年放在光滑的水平地而上，发动汽车发动机，我们只会看到轮了飞快地转，跟地面不断打滑，汽车也是不可能开动啊。所以牵引力不可能是发动机提供的，汽车发动机发动后完成的只是让车子轮子不断转动。用我们最熟悉的自行车来类比，用脚踏踏脚使链轮转动，

3、通过链条带动飞伦从而使后伦转动，同样如果口行车在光滑水平上脚不断踏动，后轮不断转动，但同时与地面不停打滑，自行车是不能前进的。所以脚踏的作用就是让濟轮转动，跟汽车发动机作用相同。那到底是什么力使汽车前进的呢？首先要解决轮子与地面打滑的问题，如图，要求H行车后轮不打滑，地面必须给后轮一个向右的摩擦力,那势必要求地而粗糙，这样自行车后轮就在地而上向右滚动了。所以人们把这种在外力作用卜•的能口行滚动的轮子叫主动轮。口行不后伦向右滚动同时，必然推动前轮向前运动，由于受到向左摩擦作丿IJ,前轮也是向前滚动，所以像前轮通过皮带等摩擦带动

4、而转动的称为从动轮，地面就相当于皮带的作用，只不过是两转轴在不断向前平动。汽车的道理完全与白行车相同，所以真正的牵引力应该是主动轮受到地面的静摩擦力，是汽车向前运动的动力，从动轮受到向后的摩擦力，是阻力。二、汽车运动的能量来源于哪里呢?这个问题可以用人走路來说明，人在地上行走，也是靠地而对脚的静縻擦向丽进的，通过静摩擦力做功将人的化学能转化为人的动能C所以汽不运动所需的能量当然来口发动机了，最终來源于消耗的汽油的化学能。发动机不断工作导致主动轮不停转动，再通过地面摩擦的牵引作用才能导致汽车不断向前进。我们高屮物理教学小所说的

5、发动机输出的额定功率应该理解为发动机输出到主动轮上的功率，公式P=Fv才适用。三、如何用公式P=Fv解释汽车的二种启动问题发动机气缸内活塞的前后平动通过一系列机械传动装置将发动机的动力传输到汽车的主动轮上，以主动轮和轴为研究对象，地面对主动轮的静摩擦力产生的是转动的阻力矩，如果转轴对轮子的动力矩人于主动轮的阻力矩，那么主动轮将是加速转动的过程。汽车发动机的功率可以通过控制油门大小來控制，油门踩得下点发动机的功率就大点，当油门完全踩死时，汽车发动机功率达到最大，当然我们所需要的是发动机输送到主动轮上的功率，考虑到能量损失，发动

6、机传输到主动轮上的功率小于发动机木身的输出功率。笫一、恒定功率启动的情况，先迅速踩下汕门到菜位置保持不变，接下来汽车的输出功率就保持不变了，根据公式P=Fv,开始时主动轮牵引力F大于从动轮摩擦力和空气阻力等各种阻力Z和，以后简称阻力.f,由于功率P恒定，速度u比较小，所以牵引力F较大，汽车产生较大加速度Q,随着速度卩逐渐增大，牵引力F慢慢减小，当•时速度达到最大，此时汽车轮子的转速也达到最大。对转轴來说随着转速的增加，转轴的动力矩也逐渐减小，可见在输出功率不变的情况下，转轴的动力矩低转速时人，高转速时小，最后P=Fv,转轴动

7、力矩等于主动轮阻力矩，达到平衡而作匀速直线运动。第二、先恒定加速度，后保持恒定功率的启动情况，tH定的加速度就必须恒定的牵引力，根据公式P=Fv,速度增大，所以功率就必须增大，这就要靠不断往下踩油门达到，当油门踩到某位置时停住，接卜•功率应该保持不变，匀加速过程完成，但F>/,加速还没结束，就转为跟笫一种相同的加速度逐渐减小的加速过程，直到匀速。这里要说明一下，汽车在行缎过程屮，阻力/是要变化的，要随车速增人而增人，特别是车速大时空气阻力是占主导地位的。高中物理教学小，为了问题的简单化，一般不考虑空气阻力，且认为整个运动过程

8、都不变。所以髙中物理教学是种理想化的模型教学，跟实际情况述是有很大差别的。综合上述两种启动，第一种启动，先一下子将油门踩到某位置，然后让它加速，直到匀速，没冇人会采用这种方法的。第二种启动不断慢慢向下踩油门加速，R感觉很冇推背感（有明显的加速度），看速度差不多了，停止向下踩，再恒定功率加速