汽车上的物理知识研究

侯慧楠

（山西省实验中学，太原 030031）

作为来自于生活的一门学科，物理知识在生活中有着较为广泛的应用，其中，现代汽车制造工业的发展也离不开物理知识，并且，随着现代汽车制造技术的提升，物理知识在汽车上的应用则愈加广泛。

1 汽车胎压于行驶安全

在汽车行驶过程中，将胎压控制在合理范围之内能够实现安全系数的提高，尤其是在湿滑路面和炎热的夏季，都需要在驾车上路之前对胎压进行检测。现代科学技术在汽车上的应用，已经能够实现对胎压的自动检测，并能够根据环境的实际情况提醒驾驶人员调整胎压。

汽车胎压的控制涉及到的物理知识主要为摩擦力的变化，以刚刚下过雨的路面为例，汽车轮胎下的纹路不仅仅起到增加摩擦力的作用，还能凭借纹路将轮胎下的水快速排出，以避免汽车轮胎与路面的摩擦力不足导致打滑现象的发生。为加快轮胎下积水的排出速度，在湿滑路面行驶时需要减小胎压，增大轮胎与路面的接触面积，使轮胎纹路外延能够尽可能接触到路面。

在炎热的夏季，受热胀冷缩的作用影响，汽车胎压普遍较高，在高速行驶的过程中，汽车轮胎与路面摩擦会导致其内部胎压快速上升，如不加以控制，则极易发生爆胎、侧翻事故。因此，在夏季驾车上路之前，应对胎压进行检查，使之维持在合适的水平。

2 汽车“ABS”系统

安全是汽车制造企业考虑的第一因素，汽车制造厂商通过对以往汽车安全事故的研究发现，急刹车导致的汽车侧滑、侧翻是影响行车安全的主要因素，在模拟汽车急刹的过程中发现，刹车片在制动过程中会产生大量的热，刹车片会在短时间内失去作用，且在此过程中汽车的操控性大大降低，出现侧滑、翻车的几率大大增加。

为解决这一问题，研究人员设计出“ABS”系统，该系统就是我们最为熟悉的“刹车防抱死”系统，该系统能够在驾驶人员进行紧急刹车后接管汽车制动系统，在此过程中，“ABS”系统会进行高频次的刹车操作，使汽车能够在实现制动效果的同时，保证一定的操控性能，进而有效避免长时间持续刹车导致的侧滑与侧翻现象。

“ABS”系统中的物理知识就是汽车在高速行驶状态下进行紧急制动时能够避免车辆惯性导致的摩擦力增加，以及车辆完全依托摩擦力的情况下力的矢量方向处于不可控状态。通过高频次的制动操作，汽车在进入抱死状态前，“ABS”系统就会释放刹车片，确保汽车的操控性能。实践证明，在同样的速度和路面情况下，装有“ABS”系统的汽车制动距离要小于没有安装“ABS”系统的汽车。

3 汽车的流线型外观

在汽车选购方面，人们除了关注汽车的价格、性能、配饰以外，汽车的外观也是人们考虑的重要因素之一。近年来，汽车的外观设计逐渐趋于多元化，但是，流线型的外观却依然被大多数汽车制造商采用，其原因就在于流线型外观的气动性能所带来的竞技性与安全性。

首先，汽车的流线型外观设计能够有效降低风阻系数，汽车风阻系数的降低主要表现在汽车油耗的降低，据统计，当汽车风阻系数每降低10%时，汽车同情况下的油耗会呈现出7%的比例降低。

其次，采用流线型的外形设计，能够是汽车在高速行驶过程中产生竖直向下的压力，从而增加轮胎与路面的摩擦力，增加汽车行驶的安全性与操控性，使汽车在高速行驶状态下更加稳定。

汽车外观设计对于汽车行驶安全来说极为重要，尤其是某些具有较高速度的汽车来说，为增加其稳定性，部分汽车会根据需要对其进行改装，如增加倒置机翼提高汽车的下压力、利用扩散器增加底盘空气流速等。

4 汽车变速箱

在汽车行驶过程中，驾驶人员可以根据道路行驶速度规定对车速进行调整，然而，其中，除通过油门控制车速以外，还可以借助变速箱对汽车速度进行控制。

变速箱是汽车内部较为复杂的齿轮传动组合结构，在高速向低速切换的过程中，变速箱将为主动齿轮匹配半径更大的从动齿轮，进而降低汽车从动轴的转速；在低速向高速切换时，则会给主动齿轮匹配半径较小的从动齿轮，使汽车从动轴的转速明显提高。

科学技术的进步在汽车变速箱上的体现就是由手动变速箱发展为自动变速箱，自动变速箱的优势在于能够通过汽车车速与发动机转速给出最佳齿轮组合。但是，与手动变速箱比较来看，自动变速箱的故障率较高，在车辆速度无法持续稳定保持的情况下，自动变速箱将连续性的进行齿轮组合类型调整，自动变速箱的磨损较大，进而增加了后期维护费用。

5 结束语

汽车上的物理知识并不仅仅包括以上几个方面，汽车头灯的灯管调节、汽车尾灯的三棱角设计、汽车后视镜的设计等，都是利用了不同的物理知识。综合多种物理知识的应用，使汽车的安全性、操控性等明显提升，这也是未来汽车行业发展的必然趋势。通过分析汽车上的物理知识，能够加深我们高中生对物理知识的认识，形成由理论到实践的转变，并能够将此应用与其它学科的学习中，促进个人全面发展。