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高一物理,为什么当速度最大时,汽车牵引力等于摩擦力?能不能举一个生活中的例子?

更新时间:2023-10-12 文章作者:admin2 信息来源:http://wuliok.com 阅读次数:

(前面主要说明注意事项,大佬可以直接往下滑)在初高中一般把牵引力和摩擦力作用在同一作用点上(实际上作用点并不同一,汽车发动机大约30%的功率转化为前进的牵引力作用在轮胎与地面之间,而摩擦力存在于任何两个物体接触的表面),这时候我们可以姑且说牵引力与阻力同时作用在一辆车上,且方向共线相反。 那么回到题主问的问题:为什么到达额定功率后汽车速度仍然在增加? 为了搞清楚这个问题我们先来看看功率(P)怎么和速度(V)扯上关系的。注:P(汽车的额定功率)F1(汽车的牵引力)f(汽车受到的阻力,包括摩擦力和风阻)V1(汽车全功率起步时的速度)m(汽车质量,固定不变)t(起步时的瞬时间,数值相当小)a(汽车加速度) 首先假设直接让发动机从零功率瞬时到达额定功率(危险),且接下来的加速运动中始终以额定功率运行。发动机开始输出功率,产生牵引力,此时牵引力远大于阻力,F1>>fP=F1·V1,V1=[(F1-f)/m]·t由此可见刚起步时速度V1十分小,在接下来的运行中P不变,V1不断增大,F1不断减小且f(风阻和摩擦力)会增大,分析在下面继而△F=F1-f与a=△F/m都会不断减小,当F1=f,即牵引力与阻力二力平衡时,加速度减小为零,速度不再增大,到达最高速度(说到这里实际上可以触类旁通的解释题主的问题了) 同理按照题主假设牵引力不变,即F1不变那么△F=F1-f会不会改变呢?答案是会的,这里牵扯到一个实际问题:汽车运动速度与风阻成平方的关系):W(风阻)=1/2·迎风面积·空气阻力系数·空气密度·(汽车与空气的相对运动速度)2再考虑到汽车的托举力与汽车的重力相比可以忽略不计,那么我们可以粗略得出一个结论:汽车速度越快,受到的阻力(包括风阻和摩擦力)越大,由此可见△F=F1-f与a=△F/m会不断减小,直到牵引力与阻力平衡达到最高速度。 如果!!!我说如果在绝对真空的状态,牵引力和地面摩擦力不改变的情况下,是可以一直加速的,没有最高速度。(增加回答:由于汽车额定功率P是有最大值的,P=Fv,当汽车有最大牵引力时速度并不是最大的,只有牵引力减小到与摩擦力相等,汽车以额定功率运行到最大速度,当牵引力再减小就会进行减速运动)现在看明白了吧?到达额定功率后速度还能增加其实就是阻力没增加到一定值(或者牵引力没有减小到一定值)。好了,分析结束(^0^~)2BV物理好资源网(原物理ok网)

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