一道汽车功率题和一个问题 听题:质量为M的汽车在平直公路上以速度V0开始加速行驶,经过时间t,前进距离s后,速度达到最大值Vm.设在这个过程中汽车发动机的功率恒为P0,汽车所受的阻力恒为f。在这段时间内汽车发动机所做的功是?
这是个多项选择题,答案选了P0t。但还有个答案是fVmt,它没选,可我觉得没错啊,fVm不就是恒定功率P0吗?
还有个问题:一般在汽车一类的问题上(假设汽车向右行驶),都是画一个向右的牵引力F,一个向左的摩擦力f,然后再求合力(F-f),再用牛顿第二定律……
可是这个牵引力是发动机提供的,而车要在地面上行驶,只有通过地面的摩擦力提供动力,一般发动机控制后轮,那么后轮受到的摩擦力向右,而前轮受到的摩擦力向左,这样才会有合力,而向右的摩擦力好像并不等于牵引力F吧……这好像就出问题了……
( W = Fs = fs = f * vt,W=Pt ) -> P=fv
可是这个成立的条件是这个牵引力F等于阻力f,即匀速
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确切地说P = FV 才是恒成立的,这里的V也有几种情况。 若“V”是平均速度求得的就是平均功率,若“V”是即时速度,求得的就是即时功率。
也许你会说,[在最大速度Vm的时候牵引力等于阻力,所以fVm就是功率],不是哦。
[前进距离s后,速度达到最大值Vm],这个Vm仅仅是在某时刻(在s距离的这个点)的一个瞬时速度,由于你的条件[汽车所受的阻力恒为f],所汽车的状...全部
( W = Fs = fs = f * vt,W=Pt ) -> P=fv
可是这个成立的条件是这个牵引力F等于阻力f,即匀速
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确切地说P = FV 才是恒成立的,这里的V也有几种情况。
若“V”是平均速度求得的就是平均功率,若“V”是即时速度,求得的就是即时功率。
也许你会说,[在最大速度Vm的时候牵引力等于阻力,所以fVm就是功率],不是哦。
[前进距离s后,速度达到最大值Vm],这个Vm仅仅是在某时刻(在s距离的这个点)的一个瞬时速度,由于你的条件[汽车所受的阻力恒为f],所汽车的状态不会发声变化,依然维持状态像前面一样的加速运动,就是过了这个点这个时刻汽车会依然加速,你说这个这个P可能等于fVm吗,这个Vm没有什么意义,既然f又要恒定,而v却一直在增加,那fV不是也一直在长啦,所以这里的这个P不能这样算。
现实中,[汽车所受的阻力恒为f]是不可能的,这个阻力包括空气阻力地面摩擦力等等各种阻力,而速度越快,空气阻力越大(不仅仅是空气阻力,还有某些阻力也是随着速度会变大的),所以恒功率的汽车随着速度加快,加速度越来越小,加速度为零时达到一个最大速度并匀速稳定,这个时候,匀速的时候才是牵引力才等于阻力,才是P=fv。
2。
既然是转向问题,那就不要研究汽车了,就看简单的两轮自行车好了,一个道理
车子的转向 与 牵引力无关,只能说牵引力加速了转向
难道你骑自行车要转向时就非得用力蹬吗??
只要与底面存在一个相对速度,车子是就能够随着转向轮转向而转向的,
不管是前轮转向还是后轮转向,这个转向的车轮本来是沿着速度反向的当转动的时候,就受到了地面侧向静摩擦力。
你转向的时候身子重心的偏移,因为转向必然引起离心力,偏移重心是为了平衡,而且转向的时候车轮还受到地面的侧向静摩擦力,偏移重心得到的重力分力与这个侧向静摩擦力的合力组成了一个向心力使得车子变向,而这个偏移是微妙的,与车子的速度以及转向的弧度都有关联,不然就会超出临界,不是甩出就是擦地跌倒。
四轮车子无法偏移重心,转向力完全由个侧向静摩擦力提供
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发动机是有额定扭矩的,它的功率输出也是扭矩的形式,
驱动轮的扭矩输出给了地面一个切向力(F = 驱动轮扭矩M/轮子半径r ),以地面静摩擦力的形式反作用于车轮,于是产生了加速度。
我们平常所说的牵引力就是这个静摩擦力,是动力,作用于驱动轮。
滚动摩擦定义:(引用)
{
物体在另一物体上滚动(或有滚动趋势)时受到的阻碍作用是由物体和支承面接触处的形变而产生的。
一般用滚动摩擦力矩来量度。滚动摩擦力矩的大小和支承力N成正比。即M=KN。K为比例系数,称为“滚动摩擦系数”。如火车轮与铁轨间的K值约为0。09~0。03厘米。圆轮和支持面愈坚硬,则滚动摩擦愈小。
若两者为绝对刚体,则滚动摩擦就为零。此时,轮与支持面间只接触一条线,支承力N通过圆轮的轴心。滚动摩擦系数具有长度的量纲,且有力臂的意义,常以厘米计算。其大小主要取决于相互接触物体的材料性质和表面状况(粗糙程度,湿度等)有关。
}
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滚动摩擦力 = 滚动摩擦转矩M除以轮子的半径r,重量一样的物体轮子半径越大,滚动的时候滚动摩擦力阻力越小。
滚动摩擦力是阻力,不管驱动轮从动轮都会受到滚动摩擦力
(M2/r)所以从动轮的轮子半径是越大越好,比如移动火炮,都是拉着走的,那轮子直径有些做得比炮身还高;
但因为驱动力矩也要除以半径才是牵引力,计算有(M1-M2)/r,所以驱动轮半径小的相对来说起步较快,所以那些赛车的轮子都不会做大。
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。收起