[汽车安全行驶中物理知识简析] 大人物理降温的方法
[汽车安全行驶中物理知识简析] 大人物理降温的方法 物理学是研究自然界物质运动基础规律的科学其它应用学科，莫不以物理为基础它是一项严格的、定量的科学，它的多种结论是依据基础规律，经过严密的逻辑推导得到的学科紧密结合日常生活，在相关领域有很广泛的应用 在物理教学中，假如注意结合学生熟悉的生活、生产实际，提出和教学相关的问题让学生去思索，往往能激提议学生的学习爱好 伴随中国汽车业的快速发展，汽车年销量2021已超出美国成为世界第一，汽车保有量在不远的未来也将替代美国成为世界第一那么，汽车道路行驶安全，和车辆日常维护日益突出汽车道路行驶中所包含很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的大小是改变的，故牵引力F的大小发生了改变 水平方向汽车受力图1所表示，由牛顿第二定律可知因P=Fv，故 伴随速度v的变大，协力变小，加速度a变小，但a、v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达成最大，不再改变，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，采取低速档，取得较大牵引力，因此含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，汽车油耗最低此例中包括功率、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，不过，高速公路上的汽车，速度很大，在转弯时不能采取无限增大摩擦力的方法提供向心力，过大的摩擦会缩短路面的汽车轮胎的寿命于是大家想到了“力的分解”――利用汽车本身重力的一个分力，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，必需含有足够的向心力，向心力的大小和车速 的平方成正比，和曲线半径成反比，在工程上计算式为： 式中：F――向心力，N； G――汽车重力，N； v――车行驶速度，m/s； R――曲线半径，m； g――重力加速度,g=/s2； 向心力F的作用点在汽车的重心，方向指向圆心 为了使汽车本身重力和支持力的协力充当一定量的向心力，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。
汽车行驶在含有超高的曲线上，图所表示，F表示汽车转弯时应该含有的向心力，该力在横向和纵向被分解为Fcosa和Fsina汽车重力G的一个分力沿横坡方向，充当了一部分向心力的作用；向心力的另外部分，则仍由路面和轮胎之间的摩擦力提供 所以，在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y轴方向上，汽车所受协力为零，对转弯运动不产生影响 因为路面横坡不大，即斜面倾角a很小，可近似认为 cosa=1,sina=tana=i，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式表示了横向系数和车速、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、超高坡度和评价汽车行驶在弯道上的安全性、舒适性有十分主要的意义 对于①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 这表明，汽车转弯的向心力全部由路面对汽车轮胎的摩擦力提供 部分研究汇报指出：μ的舒适界限，有道，随行车速度改变，在设计时，高速公路上取较低数值，低速公路上取较高数值。
综合上述对行车安全、经济、舒适等方面的要求，参考国外的试验资料，采取μmax、imax及最小半径的数值见表1，表2列出的中国高速公路园曲线的最小半径 三、汽车经过凹凸桥面 建造在公路上的桥梁大多是凸形桥，较少是水平桥，更找不到凹形桥，其关键原因包含着物理动力学原理 汽车在经过平面桥时，汽车对桥的压力等于车的重力 汽车经过凸形桥时，由圆周运动的知识可知在最高点时，车对桥的压力，小于车的重力 汽车经过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力，大于车的重力，所以，对桥的损坏程度大，这就是不建凹形桥的原因而汽车经过凹形路面时，比经过平行路面更易爆胎，也是此原因例中包括力的合成、向心力等物理知识 结束语：物理学是联络实际最为紧密的基础学科，在日常生活中应用的示例很多，只要正确引导专心观察，不但能够加深对物理知识的了解，同时也培养了学生的观察能力，很好地实现了知识的迁移使物理学习变的物理的生动有趣 注：本文中所包括到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 。
