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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(guān)鍵詞:剎車車輪滑動(dòng)

        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(yùn)動(dòng)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(shè)剎車過程中的加速度大小為a,則可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解剎車前的速度大小

        事實(shí)上,根據(jù)汽車制動(dòng)理論得知:當(dāng)駕駛員踩制動(dòng)踏板實(shí)施緊急制動(dòng)時(shí),隨著蹬力的增大,車輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化規(guī)律為:純滾動(dòng)一邊滾邊滑一抱死純滑動(dòng).其車輪與地面之間的痕跡如下圖1所示.

        在汽車制動(dòng)理論中,用滑動(dòng)率(S)來說明車輪運(yùn)動(dòng)中滑動(dòng)成分所占的比例.滑動(dòng)率越大,則表示滑動(dòng)成分越多.由圖可見,在純滾動(dòng)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(dòng)逐步加重;而在抱死純滑動(dòng)階段,胎面完全滑動(dòng).從制動(dòng)的三個(gè)階段來看,隨著制動(dòng)強(qiáng)度的增大,車輪幾何中心的運(yùn)動(dòng)速度因滾動(dòng)而產(chǎn)生的部分越來越少,因滑動(dòng)而產(chǎn)生的部分越來越多,滑動(dòng)率越來越大.當(dāng)達(dá)到抱死純滑動(dòng)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(rèn)為該過程的車輪是完全抱死,即沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),只有滑動(dòng)。

        二、汽車剎車的加速度與“減速度”

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

        在汽車制動(dòng)理論中,汽車制動(dòng)減速度隨時(shí)間變化如圖2所示.根據(jù)高中物理模型的動(dòng)力學(xué)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(dòng)摩擦因數(shù).根據(jù)汽車剎車的“勻減速”運(yùn)動(dòng)模型,這里的u是一個(gè)定值.然而,在汽車制動(dòng)理論中,我們對于制動(dòng)穩(wěn)定減速度,有ja=gφ,即減速度ja與附著系數(shù)φ成正比,與汽車質(zhì)量無關(guān).但是這里的φ并不是一定值,在干燥硬實(shí)路面上,附著系數(shù)φ和滑移率s之間存在的關(guān)系如圖3所示.

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

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