淺談汽車中的物理學(xué)

王軍

摘要：物理是一門歷史悠久的自然學(xué)科。隨著科技的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，物理已滲入到人類生活的各個(gè)領(lǐng)域；物理學(xué)存在于物理學(xué)家的身邊；物理學(xué)也存在于同學(xué)們身邊。在學(xué)習(xí)中，同學(xué)們要樹立科學(xué)意識(shí)，大處著眼，小處著手，經(jīng)歷觀察、思考、實(shí)踐、創(chuàng)新等活動(dòng)，逐步掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，訓(xùn)練科學(xué)的思維方式，不久你就會(huì)擁有科學(xué)家的頭腦，為自己今后驚嘆不已的發(fā)展，為今后美好的生活打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：物理；人類生活；科學(xué)意識(shí)；科學(xué)學(xué)習(xí)方法

中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2016）20-088-2隨著科技的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，物理已滲入到人類生活的各個(gè)領(lǐng)域。例如，汽車中的光學(xué)知識(shí)就有以下幾點(diǎn)：

1.汽車駕駛室外面的觀后鏡是一個(gè)凸鏡。利用凸鏡對(duì)光線的發(fā)散作用和成正立、縮小、虛像的特點(diǎn)，使看到的實(shí)物小，觀察范圍更大，而保證行車安全。

2.汽車頭燈里的反射鏡是一個(gè)凹鏡。它是利用凹鏡能把放在其焦點(diǎn)上的光源發(fā)出的光反射成為平行光射出的性質(zhì)做成的。

3.汽車的霧燈發(fā)黃光，是因?yàn)辄S光不易被散射，在霧天更容易被遠(yuǎn)處的人發(fā)現(xiàn)。

力學(xué)方面

（一）汽車受到豎直向下的重力作用，其質(zhì)量越大，重力也就越人，并且其底盤質(zhì)量都較人，這樣可以降低汽車的重心，增加汽車行駛時(shí)的穩(wěn)度。汽車受到地面對(duì)車的支持力，在水平路面上時(shí)，所受支持力與重力是-x，t平衡力，大小相等，方向相反；同時(shí)汽車對(duì)地面有壓力，對(duì)地面的壓力和路面的支持力是一對(duì)作用力與反作用力，大小相等，方向相反。但汽車過(guò)拱橋時(shí)因要改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（可看作圓周運(yùn)動(dòng)，需向心力），橋面對(duì)車的支持力小于重力，車對(duì)橋面的壓力也就小于重力，而在過(guò)下凹路面時(shí)，則與之相反。

（二）汽車的車身設(shè)計(jì)成流線型，可以減小汽車行駛時(shí)受到空氣的阻力。在汽車快速行駛時(shí)，車的尾部會(huì)形成一個(gè)低氣壓區(qū)，尾部塵土飛揚(yáng)，因此汽車后窗玻璃通常都是固定不能打開(kāi)的。在高速小轎車后面還有類似飛機(jī)一樣的尾翼，可防止高速行駛時(shí)因向上和向下的氣壓差而形成升力，減小了對(duì)地面的壓力，從而使摩擦力減小，影響行車安全。

（三）汽車前進(jìn)的動(dòng)力來(lái)自地面對(duì)主動(dòng)輪（大多數(shù)汽車是后輪驅(qū)動(dòng)）向前的摩擦力，而從動(dòng)輪（前輪）與地面的摩擦力向后。

（四）汽車在平直路面勻速前進(jìn)時(shí)牽引力與阻力互相平衡，合力為零；加速時(shí)牽引力大于阻力，合力向前；減速時(shí)則與之相反。汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，司機(jī)要轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，地面給車一個(gè)向內(nèi)側(cè)的摩擦力以改變車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（彎道處常常外側(cè)比內(nèi)側(cè)高，同時(shí)使支持力和重力也形成一個(gè)向內(nèi)的合力，防止因摩擦力過(guò)小不能提供足夠的向心力，從而導(dǎo)致汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)出現(xiàn)向外打滑現(xiàn)象，以致引起側(cè)翻）。而且汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)，乘客會(huì)因?yàn)榫哂袘T性向拐彎的外側(cè)傾倒。汽車急剎車（減速）時(shí)，司機(jī)踩剎車通過(guò)增大壓力來(lái)增大摩擦力，車輪與地面的摩擦由滾動(dòng)摩擦變成滑動(dòng)摩擦（急剎車時(shí)），從而使車作減速運(yùn)動(dòng)，乘客也會(huì)因慣性向車前方傾倒；加速或突然啟動(dòng)時(shí)，乘客又會(huì)因慣性向后仰。

（五）不同用途的汽車，車輪寬度、大小和個(gè)數(shù)不同，與汽車對(duì)路面的壓強(qiáng)大小有關(guān)。車輪表面做成凹凸不平，是通過(guò)增大接觸面的粗糙程度來(lái)增大摩擦。在冰凍的路面上行駛時(shí)，常在路面撒鹽或煤渣，在車輪上套上防滑鏈來(lái)增大摩擦，而且要減速行駛。

（六）汽車的座椅都設(shè)計(jì)得比較寬大，這樣就減小了對(duì)乘客身體的壓強(qiáng)，使人乘坐著感覺(jué)舒服一些。汽車修理中用的千斤頂?shù)壤妹荛]液體能夠傳遞壓強(qiáng)，用較小的力就能獲得較大的動(dòng)力。

（七）大量應(yīng)用了簡(jiǎn)單機(jī)械：①方向盤、車輪、開(kāi)窗搖柄等都是輪軸，②剎車桿、調(diào)速桿等裝置是省力杠桿。

（八）汽車爬坡時(shí)要換成低速檔：由P=Fv可知，在功率一定時(shí)，降低速度，可獲得較大的牽引力。

（九）汽車行駛中還涉及速度、路程、時(shí)間及計(jì)費(fèi)方面的計(jì)算，參照物與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述等問(wèn)題。

（十）認(rèn)識(shí)限速、里程、禁鳴等標(biāo)志牌，了解其含義。交通管理方面要求：①小汽車的司機(jī)和前排乘客必須系好安全帶，這樣可以防止慣性的危害；②嚴(yán)禁車輛超載，不僅僅減小車輛對(duì)路面的破壞，還能減小摩擦、慣性等；③嚴(yán)禁車輛超速，防止急剎車時(shí)，因反應(yīng)距離和制動(dòng)距離過(guò)長(zhǎng)而造成車禍；④嚴(yán)禁酒后駕車和疲勞駕車。

熱學(xué)方面

（一）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常用柴油機(jī)或汽油機(jī)等內(nèi)燃機(jī)，利用燃料燃燒把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，對(duì)外做功。

（二）發(fā)動(dòng)機(jī)外裝有水套，用循環(huán)流動(dòng)的水幫助發(fā)動(dòng)機(jī)散熱，是因?yàn)樗谋葻崛荽蟆?/p>

（三）冬天，為防止水結(jié)冰反常膨脹凍裂水箱，入夜時(shí)要排盡水箱中的水；而在寒冬時(shí)用冷水洗車比用熱水洗車好，這樣不易結(jié)冰。

（四）小汽車的后窗玻璃板中嵌有一道道的電熱絲，可防止車內(nèi)的水蒸氣液化后附著在玻璃上。

（五）剛坐進(jìn)汽車或有汽車從你身旁駛過(guò)時(shí)，因擴(kuò)散現(xiàn)象會(huì)聞到濃濃的汽油味。

（六）空調(diào)車車窗玻璃設(shè)計(jì)成雙層的，在空調(diào)打開(kāi)后要關(guān)好門窗，可減少熱摶遞。

（七）環(huán)保汽車使用氣體或液體燃料（如甲烷、乙炔、氫氣、乙醇等），可減小對(duì)大氣的污染。

聲學(xué)方面

（一）汽車?yán)日駝?dòng)發(fā)聲，而發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲又要盡量減弱（發(fā)動(dòng)機(jī)的煙筒上裝配消音器，是在聲源處減弱噪聲）。

（二）為減輕車輛行駛時(shí)的噪聲對(duì)道路旁邊居民的影響，在道路旁設(shè)置屏障或植樹，是在傳播過(guò)程中減弱噪聲。

（三）喇叭發(fā)聲：電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，以聲波形式通過(guò)空氣向周圍傳播。

電學(xué)方面

（一）低電壓對(duì)人體相對(duì)安全些（在干燥環(huán)境下對(duì)人體的安全電壓為36＼7），所以供電系統(tǒng)均為低電壓（12或24）。汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)常用低壓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的原理是根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的作用工作的，它把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

（二）汽車電動(dòng)機(jī)（汽車電機(jī)）常用車載電瓶（蓄電池）供電，汽車運(yùn)行過(guò)程中又利用車輪帶動(dòng)車載發(fā)電機(jī)發(fā)電，給蓄電池充電。給蓄電池充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，此時(shí)蓄電池是用電器用蓄電池給電動(dòng)機(jī)供電時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，此時(shí)蓄電池才是電源。

（三）車載蓄電池還被用來(lái)為汽車上配裝的空調(diào)、電扇、收錄機(jī)、CD機(jī)及各種用途的電燈供電，方便將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、聲能、光能等等。

（四）油罐車的尾部通常要掛一條鐵鏈直達(dá)路面，這樣做有利于使運(yùn)輸過(guò)程中因顛簸摩擦而產(chǎn)生的靜電荷迅速傳到大地，避免因靜電堆積而放電引起災(zāi)難。

[參考文獻(xiàn)]

[1]嚴(yán)導(dǎo)淦編.高等學(xué)校教材《物理學(xué)》上、下冊(cè).高等教育出版社，1989（04）.

[2]秦允豪.普通物理學(xué)教程——熱學(xué)（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2006.