從一條交通法規(guī)談起

精品文檔-下載后可編輯從一條交通法規(guī)談起我國的《道路交通管理條例》第八十條規(guī)定：機動車在高速公路上行駛，車速超過每小時100公里時，應當與同車道前車保持100米以上的距離，車速低于每小時100公里時，與同車道前車距離可以適當縮短，但最小距離不得少于50米。

可能很多同學學習了《物理必修一》后都會這樣認為：根據(jù)牛頓第二定律F=ma，運動學公式v2-v20=2aS和滑動摩擦力公式f=umg，可以得到剎車距離S=v20/2ug，即汽車剎車距離與質量無關，僅與剎車時的速度v0以及車跟地面的摩擦系數(shù)u有關。

汽車剎車距離真的與質量無關嗎？顯然不是。因為很多事故的發(fā)生就是因為汽車超載引起的。那上面的分析錯在那里呢？汽車的剎車距離究竟和什么因素有關呢？

汽車的剎車距離又叫制動距離，是指汽車在一定的初速度下，從駕駛員急踩制動踏板開始，到汽車完全停住所駛過的距離，包括反應距離和制動距離兩個部分。

汽車在行駛中，當駕駛員發(fā)現(xiàn)緊急情況直至踩下制動踏板發(fā)生制動作用之前的這段時間稱為反應時間，反應時間內(nèi)車輛行駛的距離稱為反應距離。此距離的長短，取決于行駛速度和反應時間，行駛速度越高或反應時間越長，反應距離就越長。反應時間又與駕駛員的靈敏程度、技術熟練狀況有直接關系。通常的反應時間為0.75至1秒，假如車速為30公里/小時，反應時間為一秒，反應距離則為8.33米。酒精的作用可以使人的反應遲鈍，所以酒駕是嚴令禁止的。

制動距離是指駕駛員踩下制動踏板產(chǎn)生制動力至汽車完全停止時，輪胎在路面上出現(xiàn)明顯的拖印的距離。

那么制動力的來源就是滑動摩擦力嗎？事實并非如此。首先，正常剎車時的摩擦力不是滑動摩擦力，而是滾動摩擦力。那滾動摩擦不是比滑動摩擦力更小嗎？為了弄清楚這一問題，首先要對滾動摩擦有個正確的認識。當我們推動圓形的滾子，如果不再推它，滾子會慢慢停下來。根據(jù)剛體的質心軸轉動定理，必定存在著與滾子角速度相反方向的力矩阻礙滾子的轉動，這就是滾動摩擦力偶矩。也就是說，當一個物體在另一個物體上滾動時，物體所受到的對滾動的阻礙作用實際上是一種阻礙滾動的力偶矩，而不是力。既然滾動摩擦的大小是由滾動摩擦力偶矩決定的，所以不能說“滾動摩擦力比滑動摩擦力小”。因為并不存在一個“滾動摩擦力”，我們也不好把力矩跟力兩者直接比較大小。一般我們所說的“滾動摩擦比滑動摩擦小”，指的是在其他條件相同的情況下，克服滾動摩擦力矩使物體運動需要的力比克服滑動摩擦力所需要的力小得多。事實上，滾動摩擦力偶矩也可以很大。如充了氣的自行車騎起來很輕松，但扎了帶的自行車即使推起來也很費力；在松軟的路面上騎車也要比平坦的水泥路上費力。

正是因為滾動摩擦力偶矩也可以很大，所以在剎車時，通過液壓助力使剎車鉗向剎車盤移動，進而鉗住剎車盤，剎車盤和輪轂連接在一起，輪轂和輪胎相連接，從而產(chǎn)生很大的剎車力矩，進而阻止車輛向前運動。所以汽車剎車時的制動力不僅靠與路面的摩擦，更多的是靠液壓助力對車輪的鉗制。在這種情況下，車