了解汽车中相关的力学知识更有利于安全驾驶

张宇嘉

摘 要：科学的进步大大提高了机械化程度，而汽车的发明和广泛使用则给人们带来了更多的便利。力学是物理学中的一个分支，是专门研究物质机械运动规律的科学。力学在机械中的应用极为广泛。力学知识和安全驾驶息息相关：超速、超载等不规范驾驶造成安全隐患的力学依据；小小安全带中的力学常识；特殊路况中和恶劣天气下的驾驶禁忌。充分了解和掌握这些影响汽车速度的力学知识，将更有利于安全驾驶。

关键词：汽车；力学知识；安全驾驶

中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1673-9132（2017）01-0235-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.01.143

物理，顾名思义，就是事物的道理。科学地讲，物理是研究物质结构、物质相互作用和运动规律的科学。汽车，作为一种重要的现代化交通运输工具，在人们的生活中发挥着越来越重要的作用。那么，弄懂汽车中相关的力学知识，对于了解汽车及安全驾驶有着重要的作用。

力学是物理学中的一个分支，是专门研究物质机械运动规律的科学。力学在机械中的应用极为广泛。确切地说，力学是力与运动的科学，正所谓“力无处不在，运动永不停歇”。力与运动的关系，可以说是一切机械运动的核心原理：（1）力改变了物体的运动状态，或者准确地说，力促成了加速度的产生。（2）但并不是力来维持物体的运动，是物体自身的性质或惯性决定了物体的运动。（3）在不受力的情况下，物体并不是静止不动：如果原本就是静止的，不受力的，物体就会保持静止状态；如果原本就是运动的，不受力的，物体就会保持运动状态。

这些力学知识显然就是汽车的机械原理，在汽车制造的过程中，有众多的力学知识被应用进来。比如，汽车底盘的设计：质量相对于车身的其他部分都比较大，这是为了使汽车的重心降低，使汽车在行驶中更加稳定。又如，流线型的车身设计：汽车行驶时受到的空气阻力减少，能提高汽车行驶的速度，减少驱动的能耗。再如，又宽又大的汽车座椅设计：此设计是为了减小车辆行驶时对乘客形成的压强，使乘客坐得更加舒服。还有，就是一些简单机械的应用，如方向盘、车轮、开窗的摇柄等的设计，都是运用了轮轴的工作原理。而调速杆，自动开关门的装置的设计，都是运用了杠杆的工作原理。

其实，上面提到的这些汽车中相关的力学知识，同样适用于很多其他交通工具。像现在的现代化高级交通运输工具，如动车、高铁等的设计，都少不了这些力学知识的参与。将这些力学知识具体运用在交通运输机械设计中，就是为了提高交通运输工具安全、节能、舒适、便利等方面的性能。所有的汽车在原理上都是一样的，名牌汽车之所以成为名牌，正是因为它们通过高、精、尖的技术，使这些方面得到了更大程度的改进和提高。

但是对于汽车来讲，核心问题是速度。热播的系列电影《速度与激情》中的疯狂的车技，是对汽车速度的激情演绎。名作家刘易斯说过，汽车是美国人的诗歌。然而正如俗说所说，十次车祸九次快，汽车的速度是影响汽车安全问题的最重要的因素。因此，充分了解和掌握影响汽车速度的力学知识，将更有利于安全驾驶。

一、超速、超载等不规范驾驶造成安全隐患的力学依据

国家三令五申，对超速和超载严查严管，就是因为超速和超载存在着非常大的安全隐患。从报道出来的造成重大伤亡和损失的交通事故来看，超速超载的例子不胜枚举。其实，从力学的角度来分析，就可以知道超速、超载的危险性触目惊心。

1.因为物体的动量等于物体的质量乘以物体的速度，而超载汽车的质量意外增加，超速汽车的速度意外增大，在这种情况下如果发生碰撞，由于撞击的瞬间时间极短，所产生的冲击力，能够造成非常严重的危害。研究试验表明，碰撞速度如果是每小时30公里，被撞行人死亡的可能性为5%；碰撞速度如果是每小时50和70公里，被撞行人死亡的可能性为45%和85%。

2.因为惯性的大小和质量有着直接、完全的关系。直观感受给人们一种误解，认为惯性和速度有关。其实，通过力、质量和加速度这三者之间的关系，可以知道惯性和速度没有关系，只和质量有关。因此，如果汽车超载，汽车的质量越大，汽车维持原来前进速度的能力就越大，也就是说汽车的惯性就越大。这样，就不难理解为什么高速公路上那些载重的大货车在短的时间和距离内根本停不下来的原因了。如果超载，一旦发生事故，惨重的损失无法避免。

3.因为惯性在保持物体原来的运动状态时，除了保持了速度的大小，还保持了速度的方向。因此，超速、超载的汽车在转弯时的危险明显加大。正常情况下，汽车在转弯时一定要减速行驶，否则汽车在转弯行驶时的最大静摩擦力就会小于需要的向心力，汽车就会沿着切线方向冲出路面。

二、安全带中的力学常识

近几年来，交通管理部门反复严格要求乘客系好安全带。特别是对于小汽车的司机和前排乘客，要求更加严格。而且，现代汽车的智能管理系统，还安装了提醒系安全带的报警装置。对于长途高速客运车辆，安排了专门的人员检查督促，可见这件事的重要。而且，因为不系安全带发生恶性交通事故的报道也不断增加。小小的安全带中，有非常重要的力学常识。

根据有关资料的显示，及时规范地使用安全带，可在车祸中降低13%到55%的死亡率。这是因为安全带利用了物理学中“力=冲量/时间”这个原理，通过安全带的缓冲作用，可以延长作用力的时间，使冲量作用于人体与物理碰撞后产生的强大的反作用力，在安全带拉住人体的过程中慢慢变小，以此减少这种作用力对人体的伤害。

三、特殊路况和恶劣天气中的驾驶禁忌

这些驾驶禁忌都是驾车行驶中最基本的常识，其中都包含着相应的力学知识。例如，汽车爬坡时要降到低速，这是因为功率P=牵引力F×速度V，功率一定时，要想增大牵引力就必须降低速度。再如，雨雪天气道路湿滑，不能用力踩刹车，因为虽然用力踩刹车可以通过增大压力来增加摩擦，但是由于湿滑的路面摩擦力很小，用于刹车的力很可能转移成其他方向的动量，使汽车出现侧滑、甩尾、横向滑动或来回摆尾等意外情况，最终使汽车失控。

因此，在行驶过程中，驾驶员要认真留意路况的标志，特别是对那些减速、慢行及转弯的标志，要认真对待，不能掉以轻心。

总而言之，科学的进步大大提高了机械化程度，而汽车的发明和广泛使用更是给人们带来了更多的便利。值得庆幸的是，科学文化的发展进一步促进了人们素质的提高，人们文化水平和科学素养的提升，都为人们生活水平的改善创造了充分的条件。因此，了解和掌握更多的力学知识，提高驾驶时的安全意识，将受到越来越多的人的关注。

参考文献：

[1] 巢凯年.汽车力学在安全驾驶中的应用[J].实用汽车技术，2009（2）：9-12.

[2] 刘学航.汽车安全设计中的力学原理[J].中学物理教学参考，2015（8X）：45-46.