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1 # 生活小秘笈
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2 # 祥光008
首先,我們來看一個日常生活中的物理現象。
繩子一頭繫住一顆小鋼球,另一頭攥在手裡。當我們甩動剛球做圓周運動的時候,我們會感受到鋼球有一股力向外拉我們的手。鋼球轉動得越快,向外的拉力就越大,這就是我們物理上說的離心力。
做圓周運動的物體都會受到由圓心向外的離心力作用。
離心力的計算公式為:F=MV2/r。
M為物理的質量,單位:千克;
V為物體的運動速度,單位:米/秒
r為物體做圓周運動的半徑,單位:米。
由公式我們可以看出,物體的質量越大,速度越快,運動半徑越小,離心力就越大。同樣的道理,汽車在過彎時,就是以一定的速度在做圓周運動。主要受離心力和輪胎沿圓心方向的靜摩擦力。汽車過彎時,當離心力大於彎道方向的靜摩擦力時,汽車就會出現側滑,傾側或側翻(彎道速度過快,踩急剎就會出現側翻現象)。
靜摩擦力近似為F=μN,μ為輪胎與地面的摩擦係數,為0.5左右,N為車身受到的重力=mg
以1.2噸的汽車為例,摩擦力=0.5*1200*10=6000N,即,推動車子橫向移動需要約為600公斤力。
以彎道半徑10米為例,我們看看汽車過彎時不出現側滑的速度是多少?
F離心力=F靜摩擦力,則MV2/10=6000,V=7米/秒,換算成公里/小時為7*3600/1000=25公里/小時。由此可見,當轉彎半徑很小時,即使我們以很低的車速過彎,也容易產生側滑,傾側和側翻。
當轉彎半徑為20米時,不產生側滑的車速是36公里/小時。
以上的計算是忽略了道路的坡道的,為了能提高汽車過彎的速度,通常彎道都會向車內側傾斜一定角度,利用車身自重的分力來抵消一部分離心力,以保障汽車能平穩過彎,不產生側滑和側翻。如下圖所示。
過急彎時速度快,所需向心力增大,彎道一般是具有坡度的,由傾斜所提供的支援力和向下的摩擦力不夠提供向心力,摩擦力達到最大靜摩擦就會傾倒。