汽車上的物理知識(shí)研究

侯慧楠

（山西省實(shí)驗(yàn)中學(xué)，太原 030031）

作為來自于生活的一門學(xué)科，物理知識(shí)在生活中有著較為廣泛的應(yīng)用，其中，現(xiàn)代汽車制造工業(yè)的發(fā)展也離不開物理知識(shí)，并且，隨著現(xiàn)代汽車制造技術(shù)的提升，物理知識(shí)在汽車上的應(yīng)用則愈加廣泛。

1 汽車胎壓于行駛安全

在汽車行駛過程中，將胎壓控制在合理范圍之內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)安全系數(shù)的提高，尤其是在濕滑路面和炎熱的夏季，都需要在駕車上路之前對胎壓進(jìn)行檢測。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對胎壓的自動(dòng)檢測，并能夠根據(jù)環(huán)境的實(shí)際情況提醒駕駛?cè)藛T調(diào)整胎壓。

汽車胎壓的控制涉及到的物理知識(shí)主要為摩擦力的變化，以剛剛下過雨的路面為例，汽車輪胎下的紋路不僅僅起到增加摩擦力的作用，還能憑借紋路將輪胎下的水快速排出，以避免汽車輪胎與路面的摩擦力不足導(dǎo)致打滑現(xiàn)象的發(fā)生。為加快輪胎下積水的排出速度，在濕滑路面行駛時(shí)需要減小胎壓，增大輪胎與路面的接觸面積，使輪胎紋路外延能夠盡可能接觸到路面。

在炎熱的夏季，受熱脹冷縮的作用影響，汽車胎壓普遍較高，在高速行駛的過程中，汽車輪胎與路面摩擦?xí)?dǎo)致其內(nèi)部胎壓快速上升，如不加以控制，則極易發(fā)生爆胎、側(cè)翻事故。因此，在夏季駕車上路之前，應(yīng)對胎壓進(jìn)行檢查，使之維持在合適的水平。

2 汽車“ABS”系統(tǒng)

安全是汽車制造企業(yè)考慮的第一因素，汽車制造廠商通過對以往汽車安全事故的研究發(fā)現(xiàn)，急剎車導(dǎo)致的汽車側(cè)滑、側(cè)翻是影響行車安全的主要因素，在模擬汽車急剎的過程中發(fā)現(xiàn)，剎車片在制動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，剎車片會(huì)在短時(shí)間內(nèi)失去作用，且在此過程中汽車的操控性大大降低，出現(xiàn)側(cè)滑、翻車的幾率大大增加。

為解決這一問題，研究人員設(shè)計(jì)出“ABS”系統(tǒng)，該系統(tǒng)就是我們最為熟悉的“剎車防抱死”系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在駕駛?cè)藛T進(jìn)行緊急剎車后接管汽車制動(dòng)系統(tǒng)，在此過程中，“ABS”系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行高頻次的剎車操作，使汽車能夠在實(shí)現(xiàn)制動(dòng)效果的同時(shí)，保證一定的操控性能，進(jìn)而有效避免長時(shí)間持續(xù)剎車導(dǎo)致的側(cè)滑與側(cè)翻現(xiàn)象。

“ABS”系統(tǒng)中的物理知識(shí)就是汽車在高速行駛狀態(tài)下進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)能夠避免車輛慣性導(dǎo)致的摩擦力增加，以及車輛完全依托摩擦力的情況下力的矢量方向處于不可控狀態(tài)。通過高頻次的制動(dòng)操作，汽車在進(jìn)入抱死狀態(tài)前，“ABS”系統(tǒng)就會(huì)釋放剎車片，確保汽車的操控性能。實(shí)踐證明，在同樣的速度和路面情況下，裝有“ABS”系統(tǒng)的汽車制動(dòng)距離要小于沒有安裝“ABS”系統(tǒng)的汽車。

3 汽車的流線型外觀

在汽車選購方面，人們除了關(guān)注汽車的價(jià)格、性能、配飾以外，汽車的外觀也是人們考慮的重要因素之一。近年來，汽車的外觀設(shè)計(jì)逐漸趨于多元化，但是，流線型的外觀卻依然被大多數(shù)汽車制造商采用，其原因就在于流線型外觀的氣動(dòng)性能所帶來的競技性與安全性。

首先，汽車的流線型外觀設(shè)計(jì)能夠有效降低風(fēng)阻系數(shù)，汽車風(fēng)阻系數(shù)的降低主要表現(xiàn)在汽車油耗的降低，據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)汽車風(fēng)阻系數(shù)每降低10%時(shí)，汽車同情況下的油耗會(huì)呈現(xiàn)出7%的比例降低。

其次，采用流線型的外形設(shè)計(jì)，能夠是汽車在高速行駛過程中產(chǎn)生豎直向下的壓力，從而增加輪胎與路面的摩擦力，增加汽車行駛的安全性與操控性，使汽車在高速行駛狀態(tài)下更加穩(wěn)定。

汽車外觀設(shè)計(jì)對于汽車行駛安全來說極為重要，尤其是某些具有較高速度的汽車來說，為增加其穩(wěn)定性，部分汽車會(huì)根據(jù)需要對其進(jìn)行改裝，如增加倒置機(jī)翼提高汽車的下壓力、利用擴(kuò)散器增加底盤空氣流速等。

4 汽車變速箱

在汽車行駛過程中，駕駛?cè)藛T可以根據(jù)道路行駛速度規(guī)定對車速進(jìn)行調(diào)整，然而，其中，除通過油門控制車速以外，還可以借助變速箱對汽車速度進(jìn)行控制。

變速箱是汽車內(nèi)部較為復(fù)雜的齒輪傳動(dòng)組合結(jié)構(gòu)，在高速向低速切換的過程中，變速箱將為主動(dòng)齒輪匹配半徑更大的從動(dòng)齒輪，進(jìn)而降低汽車從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速；在低速向高速切換時(shí)，則會(huì)給主動(dòng)齒輪匹配半徑較小的從動(dòng)齒輪，使汽車從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速明顯提高。

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步在汽車變速箱上的體現(xiàn)就是由手動(dòng)變速箱發(fā)展為自動(dòng)變速箱，自動(dòng)變速箱的優(yōu)勢在于能夠通過汽車車速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速給出最佳齒輪組合。但是，與手動(dòng)變速箱比較來看，自動(dòng)變速箱的故障率較高，在車輛速度無法持續(xù)穩(wěn)定保持的情況下，自動(dòng)變速箱將連續(xù)性的進(jìn)行齒輪組合類型調(diào)整，自動(dòng)變速箱的磨損較大，進(jìn)而增加了后期維護(hù)費(fèi)用。

5 結(jié)束語

汽車上的物理知識(shí)并不僅僅包括以上幾個(gè)方面，汽車頭燈的燈管調(diào)節(jié)、汽車尾燈的三棱角設(shè)計(jì)、汽車后視鏡的設(shè)計(jì)等，都是利用了不同的物理知識(shí)。綜合多種物理知識(shí)的應(yīng)用，使汽車的安全性、操控性等明顯提升，這也是未來汽車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。通過分析汽車上的物理知識(shí)，能夠加深我們高中生對物理知識(shí)的認(rèn)識(shí)，形成由理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)變，并能夠?qū)⒋藨?yīng)用與其它學(xué)科的學(xué)習(xí)中，促進(jìn)個(gè)人全面發(fā)展。