测量汽车阻力

        这是一个复杂的问题，它涉及到我们在网站的其他文章中谈到的有关阻力的知识。结果我们发现了计算汽车所受阻力的一种相对简单的法。在力、功率、力矩和能量的含义及其相互关系一文中您知道了牛顿第二定律，我们可以将其表述为力(f)等于质量(m)乘以加速度(a)。

        f=ma或a=f/m此公式的含义是：施加在汽车上的力将使汽车产生加速度。

        当以恒定速度驾驶汽车时，发动机产生的功率将转化为施加在轮胎上的力。阻力起反向作用并且等于发动机在轮胎上施加的力。由于这两种力大小相等且方向相反，因而汽车所受的净力为零并维持恒定速度。如果去掉由发动机产生的力（例如，汽车挂空挡），则汽车便只受阻力。由于此时汽车受到的净力不为零，因而汽车将开始减速。

        如果您可以测量汽车的质量和加速度，那么您就可以计算出阻力。您可以在垃圾填埋场称重汽车以确定其质量。您也可以确定其加速度，方法是测量汽车挂空挡后停下来所需的时间。这有助于您在做实验之前稍微了解一下汽车受到的力。驱动汽车行驶所需的力随车速的变化而变化。力可以按照以下公式来计算：
 
        道路负载力=a-bv-cv2

        字母v代表车速，字母 a、b和c分别代表三个不同的常数，a与车速无关。它主要与轮胎的滚动阻力、汽车零部件的摩擦力（如制动片的阻力）或车轮轴承的摩擦力有关。b也与汽车零部件的摩擦力和轮胎的滚动阻力有关。c主要与影响空气阻力的因素有关，如迎风面积、空气阻力系数和空气密度。

        通过此公式能得出的另外重要一点是，汽车在高速行驶时受到的力会迅速增大。汽车在112.6公里/小时时受到的力远大于在96.5公里/小时时受到的力。这意味着我们需要在非常小的车速范围内测量加速度。像5公里/小时这样的车速应该就行。我们将用公制来进行此计算，因为公制处理起来比较简单。

        假如车中有您和您母亲两个人，总重为2,000公斤(kg)，并且您打算在100公里/小时和95公里/小时之间测量加速度（这时候的平均速度为97.5公里/小时，因此请在限速足够高的高速公路上进行实验）。您应该选择交通流量较小的一段直行道路，并在风和日丽的天气进行。
 
        让您母亲将车加速到105公里/小时，同时您准备好秒表。告诉您母亲将汽车挂空挡以便开始滑行。当车减速至100公里/小时时，启动计时器并在车速降至95        公里/小时时停止计时。你可能要做几次实验，也许要让汽车在这一路段的不同方向驾驶。记录所有时间并计算它们的平均值。假如平均时间为10秒。现在您有了计算阻力所需的所有数据。您只需要做一些转换就可以了。加速度的单位为米每平方秒(m/s2)。车速降低了5公里/小时，即每小时5,000米或每秒1.389米。所用时间为10秒，因此加速度为0.1389m/s2。您只需将测得的质量和加速度代入公式f=ma即可计算出阻力。 

        这里有一个方便的度量单位换算器：f=2000kgx0.1389m/s2=278n（f表示力，kg表示公斤，m表示米，s表示秒，n表示牛顿）

        因此，在此例中，汽车在车速为97.5公里/小时时，受到的力为267牛顿。这表示要使车速达到97.5公里/小时的速度，发动机必须产生可以在车轮上施加267牛顿力的功率。我们也可以算出此功率。功率等于力乘以速度。因此我们要做的只是将力（单位为牛顿）乘以速度（单位为米每秒），便会得到功率（单位为瓦特）。平均实验车速为97.5公里/小时，即每秒27米。因此功率为278牛顿乘以27米/秒，等于7,500瓦特或7.5千瓦，即10马力。 

        以下是一些相关的链接： 
        力、功率、力矩和能量的含义及其相互关系/汽车发动机工作原理/轮胎工作原理/制动系统工作原理/多大的驾驶速度最省油

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