機車啟動問題是中學物理一個非常重要的模型,很多小夥伴學習的時候總是有各種各樣的疑惑,原因在于有些問題太複雜,無法深層次講解,今天我們也是淺嘗辄止,力求大家有一個相對清晰的理解。
汽車的原理——汽油燃燒産生的熱量推動活塞做來回往複運動,從而帶動凸輪旋轉,最終傳遞到輪胎上。說白了就是汽油燃燒的内能轉化成了汽車的動能。如果是電動車,就是電能轉化成動能。關于能量,我們在後續會重點闡述。
最大的困惑——汽車的牽引力到底是什麼?汽車作為一個整體,汽油再怎麼運動也是内力,那牽引力從何而來啊?我想這就是教材似是而非的講解造成大家最大的困惑。毋庸置疑,牽引力肯定是地面給的,并且肯定是摩擦力,主動輪也就是驅動輪受到的摩擦力向前,是動力;從動輪受到的摩擦力向後,是阻力。為什麼是這樣呢?如果地面光滑,汽車能走嗎?不能吧,所以主動輪摩擦力必須向前,必須是動力;如果行駛的汽車突然失去動力,肯定會慢慢停下來,所以從動輪摩擦力必須向後,必須是阻力。所以這個向前的摩擦力就是動力就是牽引力。所以牽引力真正的施力物體一定是地面,而阻力的施力物體也是地面。當然這也是粗淺的解釋。在機車啟動問題中,我們可以把發動機的功率等同于牽引力的功率,姑且認為牽引力就是發動機給汽車施加的“外力”吧。
上坡減速的原因——因為可以用減速來獲得更大的牽引力,使得更容易上坡下坡。前面我們知道了瞬時功率P=F(牽引力)V(速度)。所以功率一定的情況下,牽引力和速度成反比,速度越慢,牽引力越大,更容易爬上坡。
下坡減速的原因——汽車下坡減速的原因與上坡可不一樣,這個大家要有理解。簡單的說,下坡的時候,發動機不主動産生動力,被動工作,成了阻力,輔助刹車減速,達到便于控制車輛,保障安全的目的。這個就不再贅述了。
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