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汽車轉(zhuǎn)向阻力過(guò)大的原因和危害

指出具體某一汽車: 問(wèn) 提問(wèn)者：網(wǎng)友 | 2017-11-16

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這是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，它涉及到我們?cè)诓┞劸W(wǎng)的其他文章中談到的有關(guān)阻力的知識(shí)。結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)了計(jì)算汽車所受阻力的一種相對(duì)簡(jiǎn)單的法。在力、功率、力矩和能量的含義及其相互關(guān)系一文中您知道了牛頓第二定律，我們可以將其表述為力 (F) 等于質(zhì)量 (m) 乘以加速度 (a)。 F=ma或a=F/m 此公式的含義是：施加在汽車上的力將使汽車產(chǎn)生加速度。當(dāng)以恒定速度駕駛汽車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的功率將轉(zhuǎn)化為施加在輪胎上的力。阻力起反向作用并且等于發(fā)動(dòng)機(jī)在輪胎上施加的力。由于這兩種力大小相等且方向相反，因而汽車所受的凈力為零并維持恒定速度。如果去掉由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的力（例如，汽車掛空擋），則汽車便只受阻力。由于此時(shí)汽車受到的凈力不為零，因而汽車將開始減速。如果您可以測(cè)量汽車的質(zhì)量和加速度，那么您就可以計(jì)算出阻力。您可以在垃圾填埋場(chǎng)稱重汽車以確定其質(zhì)量。您也可以確定其加速度，方法是測(cè)量汽車掛空擋后停下來(lái)所需的時(shí)間。這有助于您在做實(shí)驗(yàn)之前稍微了解一下汽車受到的力。驅(qū)動(dòng)汽車行駛所需的力隨車速的變化而變化。力可以按照以下公式來(lái)計(jì)算：道路負(fù)載力=a+bv+cv2 字母v代表車速，字母 a、b 和c分別代表三個(gè)不同的常數(shù)： a與車速無(wú)關(guān)。它主要與輪胎的滾動(dòng)阻力、汽車零部件的摩擦力（如制動(dòng)片的阻力）或車輪軸承的摩擦力有關(guān)。 b也與汽車零部件的摩擦力和輪胎的滾動(dòng)阻力有關(guān)。 c主要與影響空氣阻力的因素有關(guān)，如迎風(fēng)面積、空氣阻力系數(shù)和空氣密度。通過(guò)此公式能得出的另外重要一點(diǎn)是，汽車在高速行駛時(shí)受到的力會(huì)迅速增大。汽車在112.6公里/小時(shí)時(shí)受到的力遠(yuǎn)大于在96.5公里/小時(shí)時(shí)受到的力。這意味著我們需要在非常小的車速范圍內(nèi)測(cè)量加速度。像5公里/小時(shí)這樣的車速應(yīng)該就行。我們將用公制來(lái)進(jìn)行此計(jì)算，因?yàn)楣铺幚砥饋?lái)比較簡(jiǎn)單。假如車中有您和您母親兩個(gè)人，總重為2,000公斤 (kg)，并且您打算在100公里/小時(shí)和95公里/小時(shí)之間測(cè)量加速度（這時(shí)候的平均速度為97.5公里/小時(shí)，因此請(qǐng)?jiān)谙匏僮銐蚋叩母咚俟飞线M(jìn)行實(shí)驗(yàn)）。您應(yīng)該選擇交通流量較小的一段直行道路，并在風(fēng)和日麗的天氣進(jìn)行。讓您母親將車加速到105公里/小時(shí)，同時(shí)您準(zhǔn)備好秒表。告訴您母親將汽車掛空擋以便開始滑行。當(dāng)車減速至100公里/小時(shí)時(shí)，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器并在車速降至95公里/小時(shí)時(shí)停止計(jì)時(shí)。你可能要做幾次實(shí)驗(yàn)，也許要讓汽車在這一路段的不同方向駕駛。記錄所有時(shí)間并計(jì)算它們的平均值。假如平均時(shí)間為10秒。現(xiàn)在您有了計(jì)算阻力所需的所有數(shù)據(jù)。您只需要做一些轉(zhuǎn)換就可以了。加速度的單位為米每平方秒 (m/s2)。車速降低了5公里/小時(shí)，即每小時(shí)5,000米或每秒1.389米。所用時(shí)間為10秒，因此加速度為0.1389m/s2。您只需將測(cè)得的質(zhì)量和加速度代入公式F=ma即可計(jì)算出阻力。這里有一個(gè)方便的度量單位換算器。 F=2000kgx0.1389m/s2=278N （F表示力，kg表示公斤，m表示米，s表示秒，N表示牛頓）因此，在此例中，汽車在車速為97.5公里/小時(shí)時(shí)，受到的力為267牛頓。這表示要使車速達(dá)到97.5公里/小時(shí)的速度，發(fā)動(dòng)機(jī)必須產(chǎn)生可以在車輪上施加267牛頓力的功率。我們也可以算出此功率。功率等于力乘以速度。因此我們要做的只是將力（單位為牛頓）乘以速度（單位為米每秒），便會(huì)得到功率（單位為瓦特）。平均實(shí)驗(yàn)車速為97.5公里/小時(shí)，即每秒27米。因此功率為278牛頓乘以27米/秒，等于7,500瓦特或7.5千瓦，即10馬力。: 回答者：網(wǎng)友

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