汽車上的物理知識研究

侯慧楠

（山西省實驗中學，太原 030031）

作為來自于生活的一門學科，物理知識在生活中有著較為廣泛的應用，其中，現代汽車制造工業的發展也離不開物理知識，并且，隨著現代汽車制造技術的提升，物理知識在汽車上的應用則愈加廣泛。

1 汽車胎壓于行駛安全

在汽車行駛過程中，將胎壓控制在合理范圍之內能夠實現安全系數的提高，尤其是在濕滑路面和炎熱的夏季，都需要在駕車上路之前對胎壓進行檢測。現代科學技術在汽車上的應用，已經能夠實現對胎壓的自動檢測，并能夠根據環境的實際情況提醒駕駛人員調整胎壓。

汽車胎壓的控制涉及到的物理知識主要為摩擦力的變化，以剛剛下過雨的路面為例，汽車輪胎下的紋路不僅僅起到增加摩擦力的作用，還能憑借紋路將輪胎下的水快速排出，以避免汽車輪胎與路面的摩擦力不足導致打滑現象的發生。為加快輪胎下積水的排出速度，在濕滑路面行駛時需要減小胎壓，增大輪胎與路面的接觸面積，使輪胎紋路外延能夠盡可能接觸到路面。

在炎熱的夏季，受熱脹冷縮的作用影響，汽車胎壓普遍較高，在高速行駛的過程中，汽車輪胎與路面摩擦會導致其內部胎壓快速上升，如不加以控制，則極易發生爆胎、側翻事故。因此，在夏季駕車上路之前，應對胎壓進行檢查，使之維持在合適的水平。

2 汽車“ABS”系統

安全是汽車制造企業考慮的第一因素，汽車制造廠商通過對以往汽車安全事故的研究發現，急剎車導致的汽車側滑、側翻是影響行車安全的主要因素，在模擬汽車急剎的過程中發現，剎車片在制動過程中會產生大量的熱，剎車片會在短時間內失去作用，且在此過程中汽車的操控性大大降低，出現側滑、翻車的幾率大大增加。

為解決這一問題，研究人員設計出“ABS”系統，該系統就是我們最為熟悉的“剎車防抱死”系統，該系統能夠在駕駛人員進行緊急剎車后接管汽車制動系統，在此過程中，“ABS”系統會進行高頻次的剎車操作，使汽車能夠在實現制動效果的同時，保證一定的操控性能，進而有效避免長時間持續剎車導致的側滑與側翻現象。

“ABS”系統中的物理知識就是汽車在高速行駛狀態下進行緊急制動時能夠避免車輛慣性導致的摩擦力增加，以及車輛完全依托摩擦力的情況下力的矢量方向處于不可控狀態。通過高頻次的制動操作，汽車在進入抱死狀態前，“ABS”系統就會釋放剎車片，確保汽車的操控性能。實踐證明，在同樣的速度和路面情況下，裝有“ABS”系統的汽車制動距離要小于沒有安裝“ABS”系統的汽車。

3 汽車的流線型外觀

在汽車選購方面，人們除了關注汽車的價格、性能、配飾以外，汽車的外觀也是人們考慮的重要因素之一。近年來，汽車的外觀設計逐漸趨于多元化，但是，流線型的外觀卻依然被大多數汽車制造商采用，其原因就在于流線型外觀的氣動性能所帶來的競技性與安全性。

首先，汽車的流線型外觀設計能夠有效降低風阻系數，汽車風阻系數的降低主要表現在汽車油耗的降低，據統計，當汽車風阻系數每降低10%時，汽車同情況下的油耗會呈現出7%的比例降低。

其次，采用流線型的外形設計，能夠是汽車在高速行駛過程中產生豎直向下的壓力，從而增加輪胎與路面的摩擦力，增加汽車行駛的安全性與操控性，使汽車在高速行駛狀態下更加穩定。

汽車外觀設計對于汽車行駛安全來說極為重要，尤其是某些具有較高速度的汽車來說，為增加其穩定性，部分汽車會根據需要對其進行改裝，如增加倒置機翼提高汽車的下壓力、利用擴散器增加底盤空氣流速等。

4 汽車變速箱

在汽車行駛過程中，駕駛人員可以根據道路行駛速度規定對車速進行調整，然而，其中，除通過油門控制車速以外，還可以借助變速箱對汽車速度進行控制。

變速箱是汽車內部較為復雜的齒輪傳動組合結構，在高速向低速切換的過程中，變速箱將為主動齒輪匹配半徑更大的從動齒輪，進而降低汽車從動軸的轉速；在低速向高速切換時，則會給主動齒輪匹配半徑較小的從動齒輪，使汽車從動軸的轉速明顯提高。

科學技術的進步在汽車變速箱上的體現就是由手動變速箱發展為自動變速箱，自動變速箱的優勢在于能夠通過汽車車速與發動機轉速給出最佳齒輪組合。但是，與手動變速箱比較來看，自動變速箱的故障率較高，在車輛速度無法持續穩定保持的情況下，自動變速箱將連續性的進行齒輪組合類型調整，自動變速箱的磨損較大，進而增加了后期維護費用。

5 結束語

汽車上的物理知識并不僅僅包括以上幾個方面，汽車頭燈的燈管調節、汽車尾燈的三棱角設計、汽車后視鏡的設計等，都是利用了不同的物理知識。綜合多種物理知識的應用，使汽車的安全性、操控性等明顯提升，這也是未來汽車行業發展的必然趨勢。通過分析汽車上的物理知識，能夠加深我們高中生對物理知識的認識，形成由理論到實踐的轉變，并能夠將此應用與其它學科的學習中，促進個人全面發展。