機車啟動的兩種方式

1、機車的兩種啟動方式 通常講機車的功率是指機車的牽引力的功率，pf v恒成立，與阻力f無關(guān)，與p是否為額定功率無關(guān)，與機車的運動狀態(tài)無關(guān)。機車可通過油門控制功率，可通過換檔調(diào)整速度從而改變牽引力。機車起動通常有兩種方式，下面把這兩種啟動方式的規(guī)律總結(jié)如下：一、機車以恒定功率啟動的運動過程1、機車以恒定的功率p啟動后，若運動過程中所受的阻力不變，由于牽引力fpv，根據(jù)牛頓第二定律： ffma 即 pvfma 所以： 當(dāng)速度v增大時，加速度a減小。當(dāng)加速度a0時，機車的速度達(dá)到最大，此時有： 。以后，機車已vm做勻速直線運動。2、這一過程，f、v、a的變化也可表示為： 3、用vt圖，這一過程可表示為

2、右下圖：最大速度之前是一段曲線。4、以恒定功率啟動的特點：（1）汽車在啟動過程中先做加速度不斷減小的加速運動，同時牽引力變小，當(dāng)牽引力等于阻力時，開始以最大速度勻速運動。（2）汽車在啟動過程中的功率始終等于汽車的額定功率。（3）汽車的牽引力和阻力始終滿足牛頓第二定律ffma。（4）汽車的牽引力和瞬時速度始終滿足pp額f v。（5）在啟動過程結(jié)束時，因為牽引力和阻力平衡，此時有p額f vmf vm。（6）從能的角度看，啟動過程中牽引力所做的功一方面用以克服阻力做功，另一方面增加汽車的動能。 二、機車以恒定加速度啟動的運動過程 1、機車以恒定的加速度a啟動時，牽引力f、阻力f均不變，此時有：ff

3、ma。 機車勻加速運動的瞬時功率：pfv（fma）v（fma）a tp額。 勻加速階段的最長時間tp額（maf）a；勻加速運動的末速度為vtp額（maf）。當(dāng)機車達(dá)到這一速度時，其瞬時功率等于它的額定功率。然后機車又做變加速運動。此時加速度a和第一種啟動過程一樣變化；這時的最大速度還是 。 而變加速階段的位移應(yīng)該用動能定理來計算： 2、勻加速啟動過程的各個量（p、f、a、v）的變化情況如下： 3、用vt圖，這一過程可表示為右圖： 起初勻加速運動是一段傾斜的直線，緊接著是一段曲線，最后是平行于時間軸的直線。4、以恒定牽引力啟動的特點：（1）汽車的起動過程經(jīng)歷兩個階段：勻加速直線運動；變加速直線運

4、動，最終做勻速直線運動。（2）汽車在勻加速運動階段，汽車的瞬時速度vv0at（v00）汽車做勻加速運動所能維持的時間tvt /a。（3）汽車做勻加速運動階段，其瞬時功率pf vp額。（4）汽車在勻加速運動階段結(jié)束時，瞬時功率等于額定功率，且ptp額f vt。（5）汽車在變加速運動階段功率恒為額定功率，進(jìn)入勻速直線運動時牽引力和阻力平衡，有ptp額f vm。（6）從能的角度看：勻加速直線運動階段w牽1fs1= (w牽1、s1分別表示勻加速運動階段牽引力所做的功、位移)，變加速直線運動階段牽引力所做的功w牽2=p額t2(t2表示變加速直線運動階段所經(jīng)歷的時間)，w牽2。（s2為變加速直線運動階段的

5、位移） 例題：汽車發(fā)動機的額定功率為60kw，汽車的質(zhì)量為5t，汽車在水平路面上行駛時，阻力是車重的0.1倍，g取10m/s2，問： （1）汽車保持以額定功率從靜止起動后能達(dá)到的最大速度是多少？（2）若汽車保持以0.5m/s2的加速度做勻加速運動，這一過程能維持多長時間？解析：（1）根據(jù)題意，汽車達(dá)到最大速度時作勻速直線運動，所以有 解析： 1、當(dāng)汽車速度達(dá)到最大時，a0，因而有ff ，則 （2）汽車以恒定的加速度a勻加速運動，則牽引力恒定。pfv，隨v增大，牽引力功率p也增大，當(dāng)功率增大至額定功率時不能再增大，牽引力減小，加速度也減小，勻加速運動結(jié)束。設(shè)此時速度為vt ，則有 即 解得 v8

6、.0m/s 由va t得，這一過程維持的時間為t。 解后評析：1、這類問題的關(guān)鍵是機車的發(fā)動機功率機車的牽引功率是否達(dá)到額定功率，若在額定功率下啟動，則一定是變加速運動。因為牽引力隨速度的增大而減小。求解有關(guān)問題時不能用勻變速運動的規(guī)律來處理。2、特別注意勻加速啟動時，牽引力恒定。當(dāng)功率隨速度增至額定功率時的速度（勻加速結(jié)束時的速度），并不是機車的最大速度。此后，機車仍要在額定功率下做加速度逐漸減小的加速運動，直至加速度減小為零是速度達(dá)到最大（這階段與以額定功率啟動的過程相同）。以上主要概括了機車在平直路面上的兩種啟動方式，下面，分析一下機車在斜坡上的啟動情況。機車在傾角為的斜坡上從靜止開始起

7、動時，無論以額定功率起動，還是以恒定牽引力起動，其起動過程和在平直路面上的情況相似，其區(qū)別在于以下幾點：1、機車在斜坡上起動時，機車的牽引力f、阻力f和重力沿斜坡向下的分力mgsin始終滿足牛頓第二定律：上坡時ffmgsin=ma，下坡時ffmgsin=ma。（若以額定功率起動，加速度a時刻在變；若以恒定牽引力起動，加速度a恒定。）2、機車在斜坡上起動過程剛結(jié)束時，因為牽引力、阻力和重力沿斜面向下的分力三者平衡：上坡時有f= fmgsin，p額=fvm（fmgsin）vm；下坡時有f= fmgsin，p額=fvm（fmgsin）vm。（在這一點上，兩種起動方式是一致的。）3、從能的角度看：若以

8、額定功率起動，上坡時，牽引力所做的功有三個方面的作用，一是用以克服阻力做功；二是增加車的重力勢能；三是增加機車的動能：w牽=（阻力做功wf、重力做功wg均為負(fù)值）；下坡時，牽引力、重力做正功有兩個方面的作用，用以克服阻力做功和增加汽車的動能：w牽wg=（阻力做功wf為負(fù)值、重力做功wg為正值）。若以恒定牽引力起動，上坡時，牽引力所做的功也有三個方面的作用，一是用以克服阻力做功；二是增加車的重力勢能；三是增加機車的動能： w牽=（阻力做功wf、重力做功wg均為負(fù)值）；勻加速直線運動階段w牽（s1表示勻加速直線運動的位移），變加速直線運動階段，牽引力所做的功w牽=p額t2（t2表示變加速直線運動階段所經(jīng)歷的時間），w牽2(s2為變加速直線運動階段的位移）；下坡時，牽引力、重力做正功有兩個方面的作用，用以克服阻力做功和增