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        汽車剎車過程的分析

        2015-11-26 08:13:06胡青友
        新高考·高一物理 2015年8期
        關鍵詞:剎車車輪滑動

        胡青友

        一、汽車剎車印的分析

        在高中物理模型中,我們把汽車剎車過程作為“勻減速”運動來分析,因此,汽車的剎車印長度即汽車從剎車開始到停止過程的位移大小x,如果設剎車過程中的加速度大小為a,則可以根據運動學公式求解剎車前的速度大小

        事實上,根據汽車制動理論得知:當駕駛員踩制動踏板實施緊急制動時,隨著蹬力的增大,車輪運動狀態(tài)的變化規(guī)律為:純滾動一邊滾邊滑一抱死純滑動.其車輪與地面之間的痕跡如下圖1所示.

        在汽車制動理論中,用滑動率(S)來說明車輪運動中滑動成分所占的比例.滑動率越大,則表示滑動成分越多.由圖可見,在純滾動階段,印痕形狀與輪胎花紋基本一致;在邊滾邊滑階段,胎面發(fā)生的滑動逐步加重;而在抱死純滑動階段,胎面完全滑動.從制動的三個階段來看,隨著制動強度的增大,車輪幾何中心的運動速度因滾動而產生的部分越來越少,因滑動而產生的部分越來越多,滑動率越來越大.當達到抱死純滑動階段,就與“勻減速”模型一致了.因此,在高中物理模型中,我們對汽車剎車過程做了很大的簡化,那就認為該過程的車輪是完全抱死,即沒有發(fā)生轉動,只有滑動。

        二、汽車剎車的加速度與“減速度”

        在汽車制動理論中,我們用“減速度”來描述剎車過程.制動減速度是反映地面制動力的大小,是決定制動距離的一項重要因素.

        在汽車制動理論中,汽車制動減速度隨時間變化如圖2所示.根據高中物理模型的動力學分析,我們知道汽車剎車過程的加速度來自汽車與路面之間的摩擦力,且有:a=ug.其中u是汽車與路面之間的動摩擦因數.根據汽車剎車的“勻減速”運動模型,這里的u是一個定值.然而,在汽車制動理論中,我們對于制動穩(wěn)定減速度,有ja=gφ,即減速度ja與附著系數φ成正比,與汽車質量無關.但是這里的φ并不是一定值,在干燥硬實路面上,附著系數φ和滑移率s之間存在的關系如圖3所示.

        在實際操作的過程中,我們還要考慮不同路面,不同車型及制動原理等因素.轎車制動規(guī)范(中國GB7258)中指出,在試驗路面附著系數φ≥0.7上,制動初速為50 km/h空載(滿載)時,其制動距離為≤19 (20)m,制動減速度為≥6.2(5.9)m/s2.所以,在車速鑒定時,需要綜合運用更為復雜的理論和技術.endprint

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