汽车安全行驶中物理知识简析
作者:赵志军
来源:《职业·下旬》2011年第04
        物理学是研究自然界物质运动基本规律的科学。其他应用学科,莫不以物理为基础。它是一项严格的、定量的科学,它的各种结论是根据基本规律,通过严密的逻辑推导得到的。学科紧密结合日常生活,在相关领域有非常广泛的应用。
        在物理教学中,如果注意结合学生熟悉的生活、生产实际,提出与教学有关的问题让学生去思考,往往能激发起学生的学习兴趣。
        随着我国汽车业的迅速发展,汽车年销量2010已超过美国成为世界第一,汽车保有量在不远的将来也将取代美国成为世界第一。那么,汽车道路行驶安全,与车辆日常维护日益突出。汽车道路行驶中所包含许多物理运动力学中的知识。对我们的行车安全大有帮助。
        一、汽车直线行驶的速度和牵引力
        题目:质量m的汽车以恒定功率P在平直公路从开始起动,设阻力f的大小恒定不变,分
析运动情况,求最大速度。
        分析:汽车功率P和速度v、牵引力F的关系为P=Fv,汽车起动后,速度F的大小是变化的,故牵引力F的大小发生了变化。
        水平方向汽车受力如图1所示,由牛顿第二定律可知:,因P=Fv,故
        随着速度v的变大,合力变小,加速度a变小,但av方向相同,故汽车作加速度变小,速度变大的变加速直线运动。当加速度a=0,速度v达到最大,不再变化,以后汽车作匀速直线运动,最大速度,此时牵引力F=f
        需要说明的是汽车开始起动时,采用低速档,获得较大牵引力,因而具有较大的起动加速度。而途中高挡匀速行驶牵引力最小,理论上讲只要汽车按某一恒定速度行驶(不同车型理论油耗最低速度有所区别),汽车油耗最低。此例中涉及功率、受力分析和牛顿第二定律等知识。
        二、汽车转弯问题
        通常在水平地面上做圆周运动的汽车,是靠地面对汽车的摩擦力来提供向心力的,但是,高速公路上的汽车,速度很大,在转弯时(可视为做圆周运动)不能采取无限增大摩擦力的方式(如使路面粗糙程度增加等)提供向心力,过大的摩擦会缩短路面的汽车轮胎的寿命。于是人们想到了力的分解”——利用汽车自身重力的一个分力,提供一定程度的向心力,从而使车辆顺利转弯,且有效地保护高速路面。
        汽车以一定的速度在曲线上行驶,必须具有足够的向心力,向心力的大小与车速 的平方成正比,与曲线半径成反比,在工程上计算式为: 心艺电动车报价
        式中:F——向心力,N
        G——汽车重力,N
        v——车行驶速度,m/s 长安奔奔mini改装
        R——曲线半径,m
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        向心力F的作用点在汽车的重心,方向指向圆心。
        为了使汽车自身重力和支持力的合力充当一定量的向心力(一般地说,并非向心力的全部),常把曲线路面做成外侧高、内侧低,呈单向横坡的形式,这就叫做曲线超高。汽车行驶在具有超高的曲线上,如图所示,F表示汽车转弯时应当具有的向心力,该力在横向(x轴)和纵向(y轴)被分解为FcosaFsina。汽车重力G的一个分力(Gsina)沿横坡(x轴)方向,充当了一部分向心力的作用;向心力的另外部分,则仍由路面与轮胎之间的摩擦力提供。
        因此,在高速公路免费2021年具体时间x轴方向上,则有Fcosa=Gcosa +T ①
        式中,T为路面对汽车的横向作用力,它是由路面对轮胎的摩擦力提供的(在图中未画出),在y轴方向上,汽车所受合力为零,对转弯运动不产生影响。
        迈腾和帕萨特哪个好由于路面横坡不大,即斜面倾角a很小,可近似认为 cosa=1,sina=tana=ii叫超高城度),于是有T=Fcosa-Gsina=F-Gi=
        μ称为横向力系数,其意义为单位车重的横向力,μ值愈大,汽车在曲线上行驶的稳定
性愈小,司乘人员感受的舒适性就愈差。
        ②式表达了横向系数与车速、曲线半径和超高坡度之间的关系,这个关系对确定曲线半径、超高坡度以及评价汽车行驶在弯道上的安全性、舒适性有十分重要的意义。
        对于式的讨论,显然得出:当汽车在平坦路面上转弯时,a=0 ,则:F=T