课题研究——汽车的加速性能
提速最快的车在物理学习中,加速度是由力、质量决定的。但汽车的加速性能与很多因素有关。
一般来讲,在相同的车重情况下,发动机的最大扭矩越大,汽车的加速性能越好。而在相同的发动机扭矩下,车重越小加速性能越好。但是,这里忽略了很多可以比较的因素。
1、发动机的扭矩是随着转速的变化而变化的。所以,汽车的最大扭矩往往与转速同时标记,例如甲车最大扭矩150牛顿米(4000转/分)、乙车最大扭矩150牛顿米(4500转/分),同样是150牛顿米的最大扭矩,两车在发动机转速相同的情况下,加速性能将有所区别。
2、最大扭矩指标对应的是发动机的转速而不是汽车的速度。发动机输出的动力要通过传动系统减速增扭,然后作用于驱动轮,才会产生汽车加速所需要的力。不同车型的传动系统不同,因此在发动机最大扭距相同的情况下,加速特性也不一定相同。
3、发动机的动力不是全部用于汽车的加速。F=ma这个公式中的力 F 是合力,包括路面阻力、风阻……甚至还有为增加汽车势能而需要克服的引力。
4、最不可思议的是,汽车空调对车辆加速性能也有和大影响。开空调对于加速能力的影响非常明显,如果是遇到满载或者爬坡的时候感觉会更加明显。
由于有这么多因素在起作用,那么想要求得汽车的百米加速度只能在理想条件下进行:假设汽车在平直路面上由静止开始做匀加速运动,阻力等于车重的0.1,
如果要求在10秒内速度从0加速到100公里/小时,根据V =at,可以计算得到所需要的加速度为2.778(米/秒/秒),如果汽车的质量为1吨,根据F=ma,计算得到需要的平均驱动力为2778牛顿,考虑阻力(1000牛顿)的影响,实际驱动力应是3778牛顿。
由于加速路段的长度S=at2/2=138.9米,加速全程耗费的功 FS=524764.2焦耳,功率为52476.4瓦。如果在全过程中发动机的转速始终是4000转/分(实际上不可能),可以算得所需的扭矩为52476.4/(4000*2*3.14159/60)=125.3(牛顿米)。
综上,如果假设不变,由上述计算过程可知,所需的扭矩与车重成正比。即车重增加或减少,所需扭距成正比增减。
总结:虽然0~100公里加速越快就越好。但在实际驾驶中,更多的消是在交通繁忙的城区。况且,大脚油门下,既浪费金钱又对环境加剧了污染。所以最高时速只是一个数字、一个参考。在繁忙的城市中,开到最高时速直接关系到生命安全。随意现实生活中,汽车毕竟是代步工具安全永远是第一位的。而且一味的追求车辆的加速性能也是没有必要的,向前文所说,一味的追求加速性能而关闭空调,如果真是遇到炎热的天气,但是为了性能而中暑生病就得不偿失了。毕竟提速稍慢一点没什么关系,安全才是最
重要的。
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