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恒定功率与恒定加速度启动模式

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当汽车(或者摩托车)从静止开始沿水平面启动过程,有两种不同的加速启动模式,分别是以恒定功率启动与以恒定加速度(牵引力)启动。

虽然机车的启动模式不同,但分析时采用的基本公式都是类似的,都要用到公式:P=Fv与F-f =ma;

汽车发动机功率

(1)恒定功率启动

我们先来说汽车以恒定功率启动模式。由上面讲到的基本公式P=Fv和F-f=ma知,由于P恒定,随着v的增大,F必将减小,a也必将减小。故当汽车刚刚启动时候,由于速度接近于零,所以这个时候汽车的加速度非常大。但是随着速度被加上去,牵引力开始逐渐变小,汽车做加速度不断减小的加速运动,直到F=f,a=0,这时v达到最大值。

通过整个过程的分析,我们可以发现恒定功率启动的加速模式必然不是匀加速。这种加速过程发动机做的功只能用W=Pt计算,不能用W=Fs计算(因为F为变力)。

(2)恒定加速度启动

我们再来探讨恒定加速度(牵引力)启动模式。由公式P=Fv和F-f=ma知,由于F恒定,所以a恒定,汽车做匀变速直线运动。为了保持汽车匀变速运动,即随着v的增大,P也将不断增大,直到P达到额定功率Pm,功率不能再增大了(因为已经增大到了最大值)。这时匀加速运动结束,此后汽车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了,这种模式和上面讲到的一致。

通过分析可见,恒定牵引力的加速时功率一定不恒定。在匀加速过程中,发动机做的功只能用W=Fs计算,不能用W=Pt计算(因为P为变功率)。

通过对比,我们就会发现,在生活中,往往是采用第二种即恒定加速度模式启动汽车。原因是这样既舒服又省油,舒服的原因是加速度稳定,省油的原因是功率是逐渐增加上去的。

对于第一种启动模式,往往是出现在F1方程式赛车场中,因为赛车最需要的是最短时间内把速度提上去。

高中物理网编辑提醒同学们,还要注意两种加速运动过程的最大速度的区别。

参考文献

功率http://gaozhongwuli.com/zongjie/b2/468726.html

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