汽车为啥会往前走
先回答你的问题:地面的摩擦力确实是动力来源,但是具体的力学过程细节比较多。为了对你的疑问进行解释,我下面会用很啰嗦也不那么有逻辑的方式来让你理解。这个问题可以从两部分考虑,动量和角动量(如你原文所说)。正如大名鼎鼎的牛顿第二定律一样
但是注意,这里的速度是质心的速度。你的车的轮子在地面是滚着走的,所以我们还可以对轮子研究一下。轮子受到什么力呢?轮子收一堆过他的轴承(侧视图就是圆心)的力,如支持力、重力、给车子的力(是的,这里有trick,一会儿再说)等等。然而,摩擦力却不过它的轴承。我们看一个图来确定一下方向:
(图逗比不要在意)这样的话,我们对轮子就有:
其中,滚动满足
也就是说。。桥豆麻袋,怎么和说好的不一样?说到这里我们在想一个问题:把车子拿起来搁在空中,为什么我踩油门挂档的话轮子还是会转?因为车子会给它力矩的啊!!轮子的轴承大概类似于这么个东西:
看到了吗看到了吗,不是点接触啊亲,可以传递力矩的啊亲!这也是为什么车打滑又踩油门可能会翻车的啊,你轮子飞转,然后车自己受力矩就会反着转(至少有这个趋势)。这个玩意儿的作用就是我们没办法只分析一个轮子而得到有用的结论了。我们必须对车子整体分析。那说到底究竟是怎么回事呢?是这样的:谁告诉你前后轮的支持力一样了?所以,完整的能拯救世界的受力分析图是这样的:
对应的力学关系是
其中,
指的是前后轮距离,
指的是重心到后轮的距离。角动量的方向我们认为是垂直纸面向外。汽车加速的时候,我们必须要保证不打滑才能安全行驶,所以仍然必须保证
也就是说,存在一个正比关系
其中
是一个负的系数。想要更快的加速,就必须让
变大,也就是说得让
大,这样一来
就会小,越来越小直到前轮不能再保证纯滚动,就会打滑乃至前面翘起来。
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一个字:静摩擦力。静摩擦力足够大的时候,车轮无法突破静摩擦力。即车轮接触地面的那一“点”和地面没有相对运动。同时,来自传动系统的动力使车轮必须转动。即车轮表面的任意一点(包括接触地面的那一“点”)都相对于轴进行转动;反过来也可以说,车轴和这一点有相对运动。以上两点可以同时实现,其背后的解决方案就是:车轴向前运动。随着车轮的转动,和车轴的向前运动,接触地面的那一“点”总在更替,但它们都没有和地面发生动摩擦。举一个反例:有时我们会看到车轮快速转动,但是车身相对地面不动,只看到轮胎在地面上打滑、冒黑烟。这时车轮已经突破了静摩擦力。但是尽管车轮转地飞快,对车的前进却一点儿帮助都没有。
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【汽车为啥会往前走】 还好还好哈
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