汽车启动的牵引力怎么算(汽车的牵引力和上坡下坡减速相关问题)
机车启动问题是中学物理一个非常重要的模型,很多小伙伴学习的时候总是有各种各样的疑惑,原因在于有些问题太复杂,无法深层次讲解,今天我们也是浅尝辄止,力求大家有一个相对清晰的理解。
汽车的原理——汽油燃烧产生的热量推动活塞做来回往复运动,从而带动凸轮旋转,最终传递到轮胎上。说白了就是汽油燃烧的内能转化成了汽车的动能。如果是电动车,就是电能转化成动能。关于能量,我们在后续会重点阐述。
最大的困惑——汽车的牵引力到底是什么?汽车作为一个整体,汽油再怎么运动也是内力,那牵引力从何而来啊?我想这就是教材似是而非的讲解造成大家最大的困惑。毋庸置疑,牵引力肯定是地面给的,并且肯定是摩擦力,主动轮也就是驱动轮受到的摩擦力向前,是动力;从动轮受到的摩擦力向后,是阻力。为什么是这样呢?如果地面光滑,汽车能走吗?不能吧,所以主动轮摩擦力必须向前,必须是动力;如果行驶的汽车突然失去动力,肯定会慢慢停下来,所以从动轮摩擦力必须向后,必须是阻力。所以这个向前的摩擦力就是动力就是牵引力。所以牵引力真正的施力物体一定是地面,而阻力的施力物体也是地面。当然这也是粗浅的解释。在机车启动问题中,我们可以把发动机的功率等同于牵引力的功率,姑且认为牵引力就是发动机给汽车施加的“外力”吧。
上坡减速的原因——因为可以用减速来获得更大的牵引力,使得更容易上坡下坡。前面我们知道了瞬时功率P=F(牵引力)V(速度)。所以功率一定的情况下,牵引力和速度成反比,速度越慢,牵引力越大,更容易爬上坡。
下坡减速的原因——汽车下坡减速的原因与上坡可不一样,这个大家要有理解。简单的说,下坡的时候,发动机不主动产生动力,被动工作,成了阻力,辅助刹车减速,达到便于控制车辆,保障安全的目的。这个就不再赘述了。
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