18新利最新登入怎么一个5000磅重的卡车拖10000磅?

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等待,不是无视物理学?不。
蒂姆·麦凯格/iStockPhoto

你有没有惊讶地看着一辆卡车牵引一个巨大的砖吗?如果你想,“哇,这颠覆了物理定律!”你就错了。

信不信由你,物理定律(或者更确切地说,运动定律)实际上允许5000磅(2268公斤)卡车拖一个10000磅(4536公斤)负载。这是能量之间的相互作用对卡车的发动机和重力的力量。然而,这是一个不小的壮举;18新利最新登入如果你记得牛顿第三运动定律,你知道从你的卡车开始移动,有力量,反对它在漫漫长路的每一步。

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如果你理解的物理开车,你理解拖曳的物理学。实际上有一个相当简单的方式来看待这个过程。

有三种状态,你的卡车可以输入时驾驶和拖曳:休息,加速度和速度恒定。当你的卡车的传播是在公园,你的卡车是一动不动,它被认为是在休息的时候。重力向下推到地球的中心,从地球(称为向上推法向力)反对另一个让你的卡车在休息的时候。你的卡车将留在原地——毕竟,一个静止的物体会保持静止。

但是你不想休息,你想拖。这意味着你必须克服这种倾向休息作用力。幸运的是你,你的车有一个引擎,可以产生能量,是让你移动所需的作用力。而对方正常和引力依然存在,加速你要处理摩擦的力量。而不是上下,这些力量存在平行于地面,在相反的方向,推动你想移动的方式。你抓不到休息physics-wise,你能吗?

我们到目前为止?好。继续阅读了解更多关于物理的

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物理,你开车

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把它,伙计们。这就是产生转矩。
希尔街工作室/盖蒂图片社

有两种类型的摩擦力对你工作你驾驶你的卡车。静态摩擦摩擦你的轮胎会遇到他们之前到达吗运动阈值。一旦你的车轮开始移动,已超过阈值的运动和你的轮胎现在必须处理动摩擦——或者在轮的情况下,滚动摩擦。通过应用加速,必须克服静摩擦力,但这不是滚动摩擦的情况。相反,我们的目标是加速直到作用力等于滚动摩擦应用于轮胎的数量。一旦作用力的数量匹配的滚动摩擦,你达到恒定速度。你可能知道这是巡航速度,以至于你不加快或减慢,只是快乐地旅行。

所有这些物理说不会数量太多要不是你的汽车使用的作用力来自引擎的方式来推动你的卡车。它是通过生产转矩,这是能量旋转轮子的轴。你的引擎产生的作用力分布通过传播你的卡车的车轮,把驱动轴和转矩分配到轮子。

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扭矩是不同的能量沿着水平面移动一些。认为它是这样的:假设你有一个季度站在它的边缘,你打算滚下你的走廊。你可以把边用手指在自顶向下的运动让它前进或自下而上的运动,使其向后滚。你刚刚应用扭矩。现在尝试推动这个季度没有滚动。不工作很好,不是吗?季打滑沿着表面很难控制,而不是一个非常有效的方法。这是挑战,呈现给你的卡车每次你开车:前进不打滑。

似乎很简单;你把油门踏板,发动机分配扭矩的驱动轴转动轴,反过来,轮子。但如果发动机产生太多的扭矩,轮胎会克服滚动摩擦和从路上打滑会无用地(和可能的危险)。你想要的是你的轮胎从未离开的道路。

这听起来有点奇怪,但当你的卡车沿着正确驾驶,轮胎的底部——字面上的橡胶满足道路仍在休息的时候。构成轮胎的底部上的所有点以后的更改面有机会作为轮胎的底部,因为它完成一个完整的旋转。轮胎的底部的位置也在路上。但是,正如重力和支持力而言,轮胎的底部的静止,因为它从未离开过道路。

那么到底这一切必须做的吗?很多。你会明白我们的意思在下一页。

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拖曳的物理学

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只要重量的均匀分布,这辆卡车应该能够拖自身重量的两倍多。
亚历山大Hafemann /iStockPhoto

所有你刚学会了如何物理保持平稳行驶的卡车可以外推到拖。18新利最新登入

如果你有四轮驱动,所有四个轮胎都连接到驱动轴,因此接收扭矩来移动它们。如果你只有后轮或前轮驱动,不要害怕:驱动轮的扭矩分布将导致的车轮的移动。因为它们连接到你的卡车,这些轮子将驱动轮开始。重量应均匀地分布在卡车,这意味着每个轮子——是否它是连接到一个驱动轴,面临着相同的挑战。

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因为轮胎是橡胶满足道路——或者,更关键,向下的重力压在你的卡车满足法向力向上推动对它——这就是重量的分布。如果重量均匀分布,然后接触法向力分布均匀,因为正常的力成正比你卡车的质量。这意味着每个轮胎接触法向力约四分之一的质量你的卡车。这平均分配力量导致等量的静态然后动能每个轮胎遇到从静止位置移动时加速度最后恒定速度。所以足够的扭矩移动轮将他们所有人。如果你卡车的重量不是均匀分布的,那么轮胎支撑体重的减少将打滑或滑动的滚动摩擦扭矩他们得到克服,而不是等于它满足的道路。

这是真正的四个轮胎在你的卡车是与两个或四个轮胎牵引拖车时您将添加。这是因为,作为物理定律而言,当你的卡车拖车连接到你的它被认为是一个单一的单位。车的质量和拖车的质量质量相结合。这意味着重量分布仍然是重要的。如果是正常分布,轮胎是否有四,六,八或50——都将面临着同样多的摩擦交叉阈值和加速。

怎么一18新利最新登入个5000磅重的卡车拖一个10000磅重的负载?简短的答案是不能,除非它有合适的结。如果你咨询你的卡车手册,你会看到你的卡车有两个牵引能力——一个用于重量和一个用于牵引重量。您还会注意到重量限制你的卡车一样的重量,而拖承载重量是邻接高出三倍。原因是牵引重量能力需要一个特殊的结,——你猜对了——发布预告片的重量在拖车和卡车的轮子。

拖车需要增加重量的教练车辆的引擎需要努力生产更多的扭矩比当教练的旅行。但如果重量是正确地分布在拖车和教练车辆,每个轮胎的静摩擦相等。所以无论是卡车重达5000磅,正在路上走着,或一个拖一个10000磅重的负荷,只要发动机能产生足够的扭矩来旋转驱动轮没有克服路上的滚动摩擦,所有其他的轮子。

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更大的链接

  • Skocpol,威廉博士。波士顿大学的物理教授。个人信件。2008年10月31日。
  • 汤森,本。“静态和动态摩擦。”University of Alaska, Fairbanks. Fall 2002. http://ffden-2.phys.uaf.edu/211_fall2002.web.dir/Ben_Townsend/StaticandKineticFriction.htm
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