牵引力的公式

如题所述

计算汽车发动机的牵引力是根据:P=FV得到,F=P/V,来计算牵引力的,其中,P为发动机的功率,单位是瓦(W);V是汽车匀速运动的速度,单位是米/秒(m/s);F是牵引力,单位是牛(N)。

在下面的叙述中,用f ,f1 ,f2 ,f3 , f3' , F合 表示力的大小,它们都是正值。发动机不工作而汽车继续向前行驶时,空气对它的力f1向后,地面对从动轮的水平力f2向后,对主动轮的水平力f3向后. 汽车受到的阻力f满足:

f=f1+f2+f3 (1)

发动机工作,汽车加速行驶、匀速行驶的时候,空气对它的力f1向后,地面对从动轮的力f2向后,地面对主动轮的力f3'向前. 这时合力F合满足:

F合=f3'-(f1+f2) (2)

如果我们把f3'定义为牵引力的大小,把(f1+f2)定义为发动机工作时汽车受到的阻力的大小,似乎也是有道理的。但事实上,牵引力和阻力的定义不是这样的。

(2)式可化为 F合=(f3'+f3)-(f1+f2+f3) (3)

事实上,(f3'+f3)被定义为牵引力的大小,(f1+f2+f3)被定义为阻力的大小。

根据这个定义,如果f3'=3000N,f3=2000N,那么牵引力大小为5000N.

这样定义,道理不是显而易见,所以一般书上也避而不讲。

发动机工作的效果,不是使主动轮受到的水平力,由零变为f3:而是使主动轮受到的水平力,由向后的f3变成向前的f3. 认识到这一点,也许有利于我们理解这个定义。

在谈论牵引力的功时,整个汽车是作为一个质点对待的,这样,牵引力的功,等于牵引力跟汽车路程的乘积。

把牵引力做了以上定义后,发动机的输出功率(跟汽油消耗量和效率有关),才等于牵引力的功率。这是采用以上定义的根本理由。

以上没有提到发动机以很小的功率工作,汽车(原来速度较大)减速运动的情况。这种情况下,f3有可能向后。如果向后的话,那么一定小于f3。如果向后的话,物理上仍说,有牵引力--牵引力的大小为f3-f3.

解释

中学物理经常提到汽车、自行车、火车等各种车的牵引力应是指传动系统对车体的各轮施加的合力。有人认为,牵引力是指传动系统对主动轮施加的力,这是不正确的。以自行车为例,自行车的承重是由两轮共同承担的。不考虑其它因素,以摩擦因素来分析,前轮也需要外动力。牵引力应是两轮摩擦力之和。还有人认为,"前轮摩擦力方向向后,是阻力;后轮摩擦力方向向前,是动力,因此,牵引力是指传动系统对主动轮施加的力"。---这句话是完全错误的。后轮摩擦力向前是以外部为参照的表观显示,实质上,它是主动轮圆周力(力偶矩)的反作用力。它的方向应按时针法来判定。即,它是转动的阻力,在计算上,前、后轮摩擦力的正负号是一致的。这一点要特别注意。

当汽车以额定功率启动时牵引力 F=P/V.P是功率单位是瓦(W)V是速度单位是米每秒(m/s)汽车加速时有 ma=F-ff 是摩擦力,又 F=P/V做题时,这两个公式,可以一起用

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