汽车中的物理知识

汽车中的物理知识轮胎--摩擦力轮胎材料--材料物理学外层喷漆--材料物理学内燃机活塞--简谐运动燃料--燃烧值外壳形状--空气动力学车灯--光学详细的介绍一下汽车中的物理知识随着经济的发展，人民生活水平的不断提高，现代生活中最重要的交通运输工具――汽车，与我们的生活走得越来越近了。在与它频繁的接触中，仔细观察加上认真的思考，我们会发觉：在汽车的设计和使用中几乎涉及到了初中物理知识体系中的方方面面，本文试图引导读者从以下角度，在乘坐汽车的过程中注意体会，也许会有更多新的，意想不到的收获！一、力学方面1、汽车的底盘质量都较大，这样可以降低汽车的重心，增加汽车行驶时的稳度。2、汽车的车身设计成流线型，是为了减小汽车行驶时受到的阻力3、汽车前进的动力——地面对主动轮的摩擦力（主动轮与从动轮与地面的摩擦力的方向相反）4、汽车在平直路面匀速前进时——牵引力与阻力互相平衡，汽车所受重力与地面的支持力平衡5、汽车拐弯时：①司机要打方向盘——力是改变物体运动状态的原因；②乘客会向拐弯的反方向倾倒——由于乘客具有惯性6、汽车急刹车（减速）时，①司机踩刹车——力是改变物体运动状态的原因；②乘客会向车行方向倾倒――惯性;③司机用较小的力就能刹住车――杠杆原理；④用力踩刹车——增大压力来增大摩擦；⑤急刹车时，车轮与地面的摩擦由滚动变摩擦成滑动摩擦7、不同用途的汽车的车轮还存在大小和个数的差异——这与汽车对路面的压强大小相关8、汽车的座椅都设计得既宽且大，这样就减小了对坐车人的压强，使人乘坐舒服9、汽车快速行驶时，车的尾部会形成一个低气压区，这是我们常常能在运动的汽车尾部看到卷扬的尘土形成原因10、交通管理部门要求：①小汽车的司机和前排乘客必须系好安全带——这样可以防止惯性的危害；②严禁车辆超载——不仅仅减小车辆对路面的破坏，还有减小摩擦、惯性等；③严禁车辆超速——防止急刹车时，因反应距离和制动距离过长而造成车祸11、简单机械的应用：①方向盘、车轮、开窗摇柄等都是轮轴，②调速杆，自动开关门装置是杠杆12、汽车爬坡时要调为低速：由P=Fv，功率一定时，降低速度，可增大牵引力13、关于速度路程，时间的计算问题；参照物与运动状态的描述问题14、认识限速，里程，禁鸣等标志牌，了解其含义二、声学方面1、汽车喇叭发声要响，发动机的声音要尽量消除（发动机上装配消音器）――这是在声源处减弱噪声2、为减轻车辆行驶时的噪声对道旁居民的影响，在道旁设置屏障或植树――可以在传播过程中减弱噪声3、喇叭发声：电能――机械能三、热学方面1、汽车发动机常用柴油机或汽油机——它们是内燃机——利用内能来做功2、发动机外装有水套，用循环流动的水帮助发动机散热——水的比热容大3、冬天，为防冻坏水箱，入夜时要排尽水箱中的水――防止热胀冷缩的危害4、小汽车的后窗玻璃板中嵌有一道道的电热丝——它可以防止车内形成的雾气附着于玻璃上并凝结5、刚坐进汽车或有汽车从你身旁驶过时，会闻到浓浓的汽油味——扩散现象6、空调车车窗玻璃设计成双层的――防止传热7、环保汽车使用气体燃料，可减小对大气的污染四、电学方面1、汽车的发动机常用低压电动机起动：电动机是根据磁场对电流的作用的道理制成的，工作时把电能转化为机械能。2、汽车电动机（汽车电机）常用车载电瓶（蓄电池）供电，汽车运行过程中可以利用的车轮带动车载发电机发电，给蓄电池充电。给蓄电池充电时，电能转化为化学能储存起来，此时蓄电池是用电器；用蓄电池给电动机供电时，化学能转化为电能，此时蓄电池才是电源3、车载蓄电池还被用来为汽车上配装的空调、电扇、收录机、CD机及各种用途的电灯供电，方便地电能转化为机械能、声能、光能等等3、油罐车的尾部通常要挂一条铁链直达路面，这样做有利于使运输过程中因颠簸而产生的电荷迅速传到大地上，避免因静电放电而带来灾难4、车灯发光：电能――光能五、光学方面1、汽车旁的观后镜，交叉路口的观察镜用的都是凸面镜，可以开阔视野2、汽车在夜间行驶时，车内一般不开灯，这样可防止车内乘客在司机前的挡风玻璃上成像，干扰司机正确判断3、汽车前的挡风玻璃通常都不直立（底盘高大的车除外），这是因为挡风玻璃相当于平面镜车内物体易通过它成像于司机面前，影响司机的判断4、汽车尾灯灯罩：角反射器可将射来的光线反回，保证后面车辆安全5、汽车头灯：凹面镜反射原理，近距光灯丝在焦点附近，远距光灯丝在焦点上将以上内容搜罗成文，意在于引起读者特别是我们初中生对生活的关注和考，因为一切发现都离不开生活，知识与所有人同行！汽车的后视镜是一块凸面镜,能扩大观察视野,但像却小了汽车的外形在空气动力学上涉及到压强的问题比如：跑车的底盘低而且平整车后的扩散器车上的尾翼还有气动升力的问题侧风稳定性的问题这是流速大压强小的原理还有涉及到流体的东西比如：1真实流体和理想流体2流体的密度、压强和温度（这就涉及到了密度）3流体的压缩性和膨胀性4流体的粘性5流体的热面积热流量还有什么流体的阻力理论什么基础方程（数学都出来了）一堆乱七八糟的东西我也不太懂了还有制造方面也有制造材料涉及到密度外科的接缝涉及到热胀冷缩的原理等等等…………很多当蒸汽机内水沸腾时，汽缸内的空气急剧膨胀，推动汽缸内的活塞。（1.这里是运用了能量的转化，由水的化学能转化为空气的内能，又由空气的内能转化为活塞的机械能）活塞带动了连在后面的轮轴,在与它连接的杠杆左右两边就是汽车的车轮,这样变使得汽车动起来了.由于活塞拉开的距离过长,使的汽缸内的气体体积增大,压强减小,水在1标准大气压下便停止沸腾(2.这里是运用的了在温度不变的条件下,压强随气体体积的增大而减小。液体的沸点随压强的减小而减小）通过燃料作用，水又在次沸腾，带动活塞及其轮轴，使得汽车可以周而复始的运动下去。其中的物理知识还有物体间力的作用是相互的，能量守恒，施力物是地面。轮胎与地面产生摩擦，即与汽车的牵引力是一对平衡力。尾翼选购技巧以及汽车尾翼的物理学原理尾翼，专业的叫法为扰流板，属于汽车空气动力套件中的一部分。尾翼的主要作用是为了减少车辆尾部的升力，如果车尾的升力比车头的升力大，就容易导致车辆过度转向、后轮抓地力减少以及高速稳定性变差。目前安装尾翼已经成为年轻车主彰显时尚个性的一种方式，安装大气美观的尾翼可以提高车辆的行驶稳定性，然而貌似简单的尾翼安装也有一定的学问。（安装尾翼已经成为年轻车主彰显时尚个性的一种方式）尾翼种类一、玻璃钢尾翼：这类尾翼造型多样，有鸭舌状的、机翼状的、也有直板式的，比较好做造型，不过玻璃钢材质比较脆，韧性和刚性都不大，价格比较便宜。二、铝合金尾翼：这类尾翼导流和散热效果不错，而且价格适中，不过重量要比其他材质的尾翼稍重些。三、碳纤维尾翼：碳纤维尾翼刚性和耐久性都非常好，不仅重量轻而且也是最美观的一种尾翼，现在广泛被F1赛车采用，不过价格比较昂贵。尾翼的优缺点优点：提高高速行驶稳定性安装尾翼除了美观的作用外，更大的作用是高速行驶时可以为车辆提供必要的稳定性。尤其对大功率的车来说，在高速过弯或通过复杂路段时，尾翼可以起到一定的平衡作用。缺点：城市路况行驶增加油耗汽车表面的凸出物越少，线条越流畅风阻越小。增加的尾翼毫无疑问会增大风阻，由于大多数轿车以城市道路行驶为主，车辆根本达不到尾翼能够发挥作用的时速，这样体积越大，低速阻力就越大，再加上车身整体重量的增加，也势必会导致油耗的上升。外饰改装，碳纤维尾翼，有关汽车尾翼的历史以及物理学原理在我国的一些地方常将“汽车尾翼”称为“汽车导流板”，这种叫法是错误的。因为实际上“汽车导流板”在轿车上确有其物，只不过是指轿车前部保险杠下方的抛物型风罩，而“汽车尾翼”则应是安装在轿车后箱盖上的。国外一些人根据它的形状形象地称它为“雪橇板”，国内也有人称它为“鸭尾”。比较科学的叫法应为“汽车扰流器”或“汽车扰流翼”。从1960年代开始单座位赛车的性能开始因为引进扰流翼而大增。自1968年起，F1车队开始实验以粗糙的空力设备来增进轮胎在赛道上的抓地力。而这些初期的设计是非常简陋的，常常于比赛时自赛车上掉落，还造成许多意外。经过30年长期的发展，现在，空气动力学已是赛车设计中最重要的一个部分，这一点我们可以从1991~1997年的Williams车队与1998~2001年的McLaren车队，他们的赛车都是由同一个人所设计，这个人就是鼎鼎大名的AdrianNewey。在F1赛车上所使用的扰流翼其实基本原理与飞机的机翼是相同的，后来才被移植于普通汽车上。只不过飞机的机翼是产生向上抬升的力量，而赛车的扰流翼则是要产生向下压制的力量。如图1所示，这是飞机机翼的剖面，当空气流经机翼时，由于通过机翼上方的气流速度较快，下方的气流速度较慢，因此翼面上方的空气压强降低，相对的翼面下方的空气压强较大，所以产生向上抬升的力量，而且速度越快压力差越大。如果把机翼倒过来，就是简单的赛车扰流翼了，效果也就相反，产生向下压制的力量，通常我们称之为下压力(Downforce)。车在高速行驶时，根据空气动力学原理，我们知道汽车在行驶过程中会遇到空气阻力，围绕汽车重心同时产生纵向、侧向和垂直上升的三个方向的空气动力量，其中纵向为空气阻力。为了有效地减少并克服汽车高速行驶时空气阻力的影响，人们设计使用了汽车尾翼，其作用就是使空气对汽车产生第四种作用力，即产生较大的对地面的附着力，它能抵消一部分升力，有效控制汽车上浮，使风阻系数相应减小。使汽车能紧贴在道路地面行驶，从而提高行驶的稳定性能。目前大多数汽车尾翼都是根据车身的宽度，经过精确计算用玻璃纤维或碳素纤维制成的，既轻巧又坚韧，不宜过大也不宜过小，不然反而会增加轿车的行车阻力或起不到减阻节能的作用。一般情况下，不同形状的车身和不同的行驶速度，造成空气动力压值的差异，故其空气阻力系数也不同。据德国奥迪公司风洞试验的结果表明：当汽车在时速超过60km/h，空气阻力就会大量消耗发动机的能量，影响车速。随着高速公路的快速发展，现今汽车的时速已达100km/h左右，车速越快，阻力越大，升力也就随着增大，其上升气流就会将汽车托起，减少车轮与地面附着力，使汽车飘浮，稳定性变差，易发生交通事故。汽车尾翼的作用，就是在汽车高速行驶时，使空气阻力形成一个向下的压力，尽量抵消升力，有效控制气流下压力，使风阻系数相应减小，而不是前面例题所解答的那样是为了提供一个向上的升力世界各国汽车制造厂商相继致力于研究开发汽车风阻的新技术，一个更趋合理、完美、科学的尾翼时代正降临于世。过去我国在轿车使用中比较忽视尾翼的安装，这是由于当时车速不高，尾翼减阻、省油作用不十分明显。但是近几年，随着我国大批高速公路和许多大中城市高架路、高等级道路的建设及投入使用，车速有了较大的提高，汽车尾翼的作用显得越来越重要。以排气量为1.8L的一般轿车为例，如果装上尾翼，空气阻力系数降低20%，在一般道路上行驶，耗油量减少或许不明显。如果在高速公路上，以120km/h的速度行驶，则能省油14%，此时汽车尾翼的作用就很明显了。一个根据车身的宽度，经过精确计算制作而成的尾翼，不但能使车辆在高速行驶时更加稳定和安全可靠，而且能减少汽车在行驶中的空气阻力和提高车速、节省油耗。