从物理受力角度分析,汽车是如何实现加速的,能持续加速到的最大速度是由什么决定的?
从物理受力的角度分析:汽车前进的动力就是:汽车的驱动轮(胎)先转动,称为主动轮,地面就对主动轮就有摩擦力的作用,方向与车行驶的方向相同,这就是汽车前进的驱动力(牵引车)F!而地面与从动轮的摩擦力,轮胎的滚动阻力,空气阻力(速度快,空气阻力大)等就是汽车行驶时的阻力f,与汽车运动的方向相反。
当驱动力F大于阻力f时,汽车加速前进,加速度a由牛顿第二定律F-f=ma计算,其中m是汽车的总质量。
由功率公式P=Fv,其中汽车的最大功率P是有限度的,它由发动机决定,可当为一定。随着汽车速度v的增大,汽车的牵引力F就会减小,当驱动力F减小到等于阻力f时,汽车的加速度a=0,汽车的速度达到最大值,此时汽车就以最大速度匀速前进。
所以汽车的最大速度是由汽车发动机的最大功率和阻力决定的!
发动机主轴的驱动力矩通过变速齿轮箱转换为转速合适的驱动力矩驱动车轮旋转,通过车轮半经作用转化为车轮与地面接触处的驱动力,其对接触地面处的作用力的反作用力,也就是地面给于车轮的摩擦力才是真正推动车辆前进的动力。实际上车辆运动中还受到各种各样的其它力(力矩)的作用力,譬如轴系的摩擦力(矩),空气的粘滞阻力,……。所有这一切符合牛顿第二运动定律,车辆以加速度逐渐增速,直至车辆速度达到某一数值,这时的车辆受到的阻力与驱动力达到平衡状态,以匀速运行。