轮子线速度和转速的关系与所受静摩擦力的关系

话:“汽车的发动机驱动后轮转动,由于轮胎和地面间;牵引力就是摩擦力吗?下面就此问题提出一些粗浅的看;(1)汽车加速度的根本原因;为研究方便,假定汽车水平运动,车轮做无滑动的滚动;一驱动力矩L,每个轮子的转动惯量为I,其半径为r;后轮三部分组成;后轮:由于受到发动机的驱动力矩L的作用,使后轮与;势,地面对它的摩擦力f后向前,同时后轮的转轴对车;后;L-f后r=
话:“汽车的发动机驱动后轮转动,由于轮胎和地面间有摩擦??牵引力就是这样产生的。”
牵引力就是摩擦力吗?下面就此问题提出一些粗浅的看法:
(1) 汽车加速度的根本原因
为研究方便,假定汽车水平运动,车轮做无滑动的滚动,略去滚动摩擦。汽车发动机对后轮作用
一驱动力矩L,每个轮子的转动惯量为I,其半径为r,汽车的总质量为M。把汽车看成由前轮、车身、
后轮三部分组成。
后轮:由于受到发动机的驱动力矩L的作用,使后轮与地面的接触处A点相对地面有向后的运动趋
势,地面对它的摩擦力f后向前,同时后轮的转轴对车身有向前的推力F后,车身对后轮的反作用力为F'
后。如车身的加速度为a,因为车轮做无滑动的滚动,所以后轮的角加速度为β=a/r,根据转动定理,有
L-f后r=2Iβ,
据质心运动定理有:
f后-F'后=m后轮a
( 图 3 )
前轮:前轮轮轴受到车身对它的向前的推力F前,使它与地面的接触点处相对于地面有向前的运动趋
势,地面对它施以向后的摩擦力,可列方程
F前-f前=m前轮a
车身:由后轮对它的推力F后,和前轮对它的反作用力F'前,
F后 -F'前=m车身a
联立方程:
F后 -F'前=m车身a
f后-F'后=m后轮a
F前-f前=m前轮a
L-f后r=2Iβ=2Ia/r
f前r=2Iβ=2Ia/r
F前= F'前、、F后= F'后,解得: 、
f 后-F前=(m车身+m前轮+m后轮)a=Ma
f后-f前=L/(r+4I/Mr)
从表面看a= (f后-f前) /M,汽车的加速度靠前、后轮的合摩擦力产生,也就是说摩擦力是汽车加速度
的直接原因,但由(7)式(f后-f前)∞L,可以看到,合摩擦力正比于发动机所施加的驱动力矩。车轮
之所以有摩擦力是因为有驱动力矩L,如果没有驱动力矩L,汽车甚至连运动趋势也没有,更无摩擦力可
谈,汽车哪能产生加速度?因此汽车产生加速度的根本原因是发动机所施的驱动力矩L。
(2) 汽车作功的作用力
汽车从低速到高速,动能增加需要牵引力对它作功。从能量转化的角度看,汽车总动能的增加是其它能
量转化给汽车,水平道路虽然给车轮以摩擦力,但却无能量转化给汽车,只有发动机通过消耗汽油变化
学能为汽车的动能。从质点系的动能定理
内外dT=∑dAi+∑dAi
看,汽车的动能增量等于汽车的内力和外力做功之和。这里汽车外力只有水平方向的摩擦力,在竖直方
向上合力为零。因车轮做无滑动的滚动,车轮与地面的接触点A、B为转动瞬心。即A、B点的速度VA=VB=0,
汽车所受摩擦力为静摩擦力,故这里摩擦力对汽车不做功,只有内力对汽车做功。
(3)牵引力的本质
既然摩擦力对汽车不做功,又要求回答牵引力做功的问题,显然牵引力就是摩擦力的说法是不对的;
如果把牵引力看成内力,但在回答牵引力对汽车产生加速度的问题时,内力又不能产生加速度,只有摩
擦力才产生加速度,这里是个矛盾。
因此,要回答牵引力到底是什么,必须从它实际产生的加速度和做功两个效果来分析,那么牵引力
就是使用权汽车产生加速度和对汽车做功的等效力。它是内力和外力的综合作用于效果,它既包含内力
也包含外力,不应该考虑成非此即彼的关系,牵引力具有内力和摩擦力的双重性。汽车产生加速度的直
接原因是摩擦力,但根本原因是内力。没有发动机内力提供力矩就产生不了摩擦力,也就无加速度 ;反
过来只有驱动力矩,地面不足以提供摩擦力,(如因摩擦系数过小),汽车就打滑,不能把内力全部转变
成产生汽车加速度的力。同样,对汽车动能变化来说,虽然摩擦力不做功,但它能帮助在内力作用下的
车轮滚动前进,使内力对车身做功,如果摩擦力不足,车轮打滑,只能使轮子转速提高,不能使汽车整
体动能增加。综上所述,产生汽车牵引力的内因是发动机所施的内力,外因是地面对汽车的摩擦力,这
两个因素的共同作用才有了牵引力,汽车的内力通过摩擦力起作用,使汽车加速和增加动能,这就是牵
引力的本质。没有内力作用就没有摩擦力,也就没有牵引力;有内力作用,没有摩擦力或只有较小的摩
擦力,也不会有牵引力或只有较小的牵引力。
所以,牵引力作为一种等效力,它的大小应从它的作用效果来看:当考虑加速度时,内力不起作用,
牵引力就等于摩擦力,即
F牵=f后-f前=Ma
当考虑作功时,摩擦力不起作用,牵引力等于内力,即
F牵=F内(把汽车做功的内力等效为F内)
F内.S= mV2/2-MV1/2
V2-V1 =2aS
Ma= f后-f前
F牵=F内 = f后-f前
参考文献:
1.高等教育出版社漆安慎、杜婵英编的&&力学基础&&
2.中学物理2000年第12期&&浅谈摩擦力做功&&
3.物理教师1998年第1期&&牵引力与摩擦力的关系&&
4.中学物理教学参考1997年第八期&&动摩擦因数是常量吗&&
5.物理教师2000第七期&&关于摩擦力的几个问题&&
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驱动力是由相关信息的驱动轮与地面的静摩擦力产生, 而阻力则是四个轮子与地面的摩擦力, 但这个摩擦阻力却是滚动摩擦力, 两个摩擦力的性质不同. 而且滚动摩擦力要远小于静摩擦力, 在泥泞公路上, 由于有大量泥水作润滑, 静摩擦力大大降低, 汽车会出现车轮空转打滑.
汽车的四个轮子并不都是驱动轮, 小轿车多是前驱, 货车是后驱, 越野车则是四轮驱动, 其中道理, 你应该明白了.
摩擦力是个十分复杂的问题, 还没有在理论上彻底解决.
补充: 汽车进行的能量是来自汽车的发动机, 发动机的功率的大小决定了其速度.但发动机是固定在车上的, 是汽车的一部分,并与汽车整体运动, 所以发动机是无法直接给自身向前的牵引力.
与汽车接触并相互产生作用的只有地面.
汽车发动机驱动轮子转动, 轮子底部与地面发生相对运动趋势, 车轮对地面产生了向后的静磨擦力,地面反作用亦对车轮产生向前的静摩擦力,
发动机只是提供了汽车前进的能量,它将油等内能转化为机械能并输出.而向前的力, 还是地面的摩擦力, 人的行走亦是如此,
所...
驱动力是由相关信息的驱动轮与地面的静摩擦力产生, 而阻力则是四个轮子与地面的摩擦力, 但这个摩擦阻力却是滚动摩擦力, 两个摩擦力的性质不同. 而且滚动摩擦力要远小于静摩擦力, 在泥泞公路上, 由于有大量泥水作润滑, 静摩擦力大大降低, 汽车会出现车轮空转打滑.
汽车的四个轮子并不都是驱动轮, 小轿车多是前驱, 货车是后驱, 越野车则是四轮驱动, 其中道理, 你应该明白了.
摩擦力是个十分复杂的问题, 还没有在理论上彻底解决.
补充: 汽车进行的能量是来自汽车的发动机, 发动机的功率的大小决定了其速度.但发动机是固定在车上的, 是汽车的一部分,并与汽车整体运动, 所以发动机是无法直接给自身向前的牵引力.
与汽车接触并相互产生作用的只有地面.
汽车发动机驱动轮子转动, 轮子底部与地面发生相对运动趋势, 车轮对地面产生了向后的静磨擦力,地面反作用亦对车轮产生向前的静摩擦力,
发动机只是提供了汽车前进的能量,它将油等内能转化为机械能并输出.而向前的力, 还是地面的摩擦力, 人的行走亦是如此,
所以, 没有摩擦力的世界是个无法想象的世界, 我们将无法行走, 我们将无法抓住一本书,
所以, 汽车比赛时, 轮子摩光时, 要及时更换轮子, 人跑步比赛时会穿上钉子鞋. 这都是为了都大与地面的摩擦.
为什么是静摩擦, 是因为轮子底部或人的脚底与地面只是有相对运动的趋势,并没有产生相对移动, 否则就是打滑了. 打滑了, 车子动不了,人则会跌倒.
其他答案(共2个回答)
前进,其驱动力为F=ma。这里我们忽略除地面摩擦力之外的所有阻力因子。
??的想法是正确的,只是应该换一下说法。汽车要匀速前进,需要使驱动力F来使其等于μR。摩擦系数μ越大,需要的F也就越大(即功率P越大)驱动力大小并非由摩擦力决定的。 若驱动力F小于反方向的摩擦力μR,则汽车就不能启动。
行驶过程中,忽略轮胎磨损及风阻,则其地面阻力为一constant,μR。此时提高驱动力F,是为了增大合力f(由F-μR得出)的值,即增大加速度a。加速度a增大,速度v增大,则到达时间减短.
只有对于汽车静止时,其阻力才等于驱动力。所以说如果其驱动力增加的同时,摩擦力也增加相同部分,则汽车就不可能启动了...
对于??最后一个问题:
物体形变需要吸收能量,泥巴形变时带走一部分汽车驱动力F,则实际作用驱动力减小。若原输出驱动力F及摩擦系数等值,则在泥泞公路上的合力f由于F...
同意以上两位的观点。略作更正。
静摩擦力,顾名思义指物体静止时,阻止物体滑动的摩擦力。其大小为μR (μmg) 。若相关信息前进,其驱动力为F=ma。这里我们忽略除地面摩擦力之外的所有阻力因子。
??的想法是正确的,只是应该换一下说法。汽车要匀速前进,需要使驱动力F来使其等于μR。摩擦系数μ越大,需要的F也就越大(即功率P越大)驱动力大小并非由摩擦力决定的。 若驱动力F小于反方向的摩擦力μR,则汽车就不能启动。
行驶过程中,忽略轮胎磨损及风阻,则其地面阻力为一constant,μR。此时提高驱动力F,是为了增大合力f(由F-μR得出)的值,即增大加速度a。加速度a增大,速度v增大,则到达时间减短.
只有对于汽车静止时,其阻力才等于驱动力。所以说如果其驱动力增加的同时,摩擦力也增加相同部分,则汽车就不可能启动了...
对于??最后一个问题:
物体形变需要吸收能量,泥巴形变时带走一部分汽车驱动力F,则实际作用驱动力减小。若原输出驱动力F及摩擦系数等值,则在泥泞公路上的合力f由于F减小而减小,则加速度a减小,速度v减小。
以上所有推论均为直线运动。
=================
疯疯??要记住驱动力是由引擎直接产生的。正是由于当驱动力大于启动后由摩擦力变成的阻力,车辆才能前进。就如我上面所说,驱动力越大,摩擦力保持*不变*,其合力f变大,则由合力f产生的加速度a变大。
*【增大驱动力是为了更大的合力f
→更大的加速度
→更大的速度
→更短的到达时间】*
按照我自己的理解,大胖的观点是正确的。滑动摩擦力中,一部分的能量转化成了热能(摩擦生热),所以略小于静摩擦。
使用前轮/后轮/四轮驱动是为了在不同环境下,利用扭矩来适当增减摩擦力来达到防滑的效果.河马已经把扭矩讲的比较清楚了...
汽车发动机的最大功率是一个定值P。
( W = fs = f * vt,W=Pt ) -& P=fv
所以有P = fv,实际功率等于牵引力×速度,
踩油门时,增大的是发动机功率,而不是牵引力,当汽车慢速时增大油门,发动机的功率突然增大,由于在这个瞬间车速v还是个定值未变,所以牵引力f就会增大,与阻力f'(包括空气阻力地面摩擦力等等各种阻力)的合外力不为零,所以汽车加速,同时牵引力减小,牵引力减小到与阻力相等时,此时力平衡,车子最终匀速,若想再加速,就要再加大油门。这里说的是自动排档的傻瓜车,只要踩油门就可以改变速度的,或者说是在手动挡的某一个档位。至于档位的改变,那是利用齿轮传动的原理,不同的组合以获得不同的转速,因为在功率一定的时候,转速越低扭矩的力越大,即所说的驱动力强,起步的时候都用采用低档位,因为p=fv,车子速度很小的时候需要很大牵引力来给予车子一个加速度……跑题了- -
滚动摩擦,记不记得你上次一个题[电动机带动滚轮],摩擦系数足够大的时候(即没达到滑动临界点),在轮子与木板的接触点处木板与轮子受到的都是静摩擦力,所以有轮子滚过的长度等于木板移动的距离,也可以理解为这个一直变化着接触面上的点在接触的时候并没有产生相对位移。滚动摩擦时,接触面越软,形状变化越大,则滚动摩擦力就愈大。一般情况下,物体之间的滚动摩擦力远小于滑动摩擦力,而车轮滚动消耗的不仅仅是轮子与地面的滚动摩擦力,还有轮轴之间的滑动摩擦力等等很多,在高速的时候最大的阻力是空气阻力,速度越快,空气阻力越大,但空气阻力的计算相当复杂,所以牵引力所对抗的这个阻力f',包括空气阻力等等各种因素的阻力合力
*****************************
为了说明白车子哪来的加速度,我加了个图,
现在分析,先解释一下扭矩,
使机械元件转动的力矩称为转动力矩,简称转矩(也叫扭矩),转矩等于力与力臂或力偶臂的乘积,转矩的计量单位为牛顿・米(N・m),发动机是有额定扭矩的,它的功率输出也是扭矩的形式,现在假设轮子得到的扭矩为M
那么轮子与地面接触的地方:
图1,轮子上的该质点A受到地面的静摩擦力f
图2,地面上的对应点受到轮子上A点作用力F,
此时的 f&μN (即没有达到滑动临界点,否则就打滑了)
这个F就是牵引力
图3,对比人走路时,也是受静摩擦力,这个好理解吧
图4,这个轮子从斜面滚下,受到重力与支撑力的合力F,以及滚动摩擦f
这也没错吧,
这个图可以看成是汽车的那些个无驱动的轮子,加速度方向受到的是驱动轮带来的牵引力以及轮子的滚动摩擦力
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滚动摩擦定义:(引用)
物体在另一物体上滚动(或有滚动趋势)时受到的阻碍作用是由物体和支承面接触处的形变而产生的。一般用滚动摩擦力矩来量度。滚动摩擦力矩的大小和支承力N成正比。即M=KN。K为比例系数,称为“滚动摩擦系数”。如火车轮与铁轨间的K值约为0.09~0.03厘米。圆轮和支持面愈坚硬,则滚动摩擦愈小。若两者为绝对刚体,则滚动摩擦就为零。此时,轮与支持面间只接触一条线,支承力N通过圆轮的轴心。滚动摩擦系数具有长度的量纲,且有力臂的意义,常以厘米计算。其大小主要取决于相互接触物体的材料性质和表面状况(粗糙程度,湿度等)有关。
-------------------
滚动摩擦力,是阻力,起作用的是静摩擦力,可以理解为静摩擦力是动力,而滚动摩擦力是阻力
你是问车辆、机船吧?
因为发动机的功率是固定的,而物体的动能(动量)是一定的,且动量=mv,当动量(动能)一定时,V值越大,其M值就越小,即牵引力(动量)就越...
不是 惯性跟物体的质量有关
时速每小时100公里,开1小时
时速每小时50公里,开2小时
时速每小时10公里,开10个小时
时速1公里,开100小时。
改装进气,刷电脑
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这个不是我熟悉的地区主动轮,滚轮,从动轮之间靠着彼此之间的静摩擦力带动,边缘上的点线速度相等,抓住线速度相等,根据转速与转动半径的关系求出主动轮和从动轮转速的关系.
解:角速度,则主动轮的线速度,从动轮的线速度.因为主动轮和从动轮的线速度相等,则,所以.故正确,,,错误.故选.
解决本题的关键掌握线速度与转速和半径的关系,以及知道主动轮和从动轮边缘上的点的线速度相等.
4200@@3@@@@线速度、角速度和周期、转速@@@@@@281@@Physics@@Senior@@$281@@2@@@@曲线运动、万有引力@@@@@@56@@Physics@@Senior@@$56@@1@@@@力学@@@@@@8@@Physics@@Senior@@$8@@0@@@@高中物理@@@@@@-1@@Physics@@Senior@@
第一大题,第3小题
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求解答 学习搜索引擎 | 无级变速是在变速范围内任意连续地变换速度,性能优于传统的档位变速器.如图所示是截锥式无级变速模型示意图,两个锥轮中间有一个滚轮,主动轮,滚轮,从动轮之间靠着彼此之间的静摩擦力带动.当位于主动轮与从动轮之间的滚轮从左向右移动时,从动轮转速降低,滚轮从右向左移动时从动轮转速增加.当滚轮位于主动轮直径{{D}_{1}},从动轮直径{{D}_{2}}的位置上时,则主动轮转速{{n}_{1}},从动轮转速{{n}_{2}}之间的关系是(
)A、{{n}_{2}}={{n}_{1}}\frac{{{D}_{2}}}{{{D}_{1}}}B、{{n}_{2}}={{n}_{1}}\frac{{{D}_{1}}}{{{D}_{2}}}C、{{n}_{2}}={{n}_{1}}\sqrt{\frac{{{D}_{1}}}{{{D}_{2}}}}D、{{n}_{2}}={{n}_{1}}\frac{{{{{D}_{1}}}^{2}}}{{{{{D}_{2}}}^{2}}}}

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