機車的啟動方式常考查的有兩種情況,一種是以恆定功率啟動,一種是以恆定加速度啟動。不管是哪一種啟動方式,都是採用瞬時功率的公式P=Fv和牛頓第二定律的公式F-f=ma來進行分析.
水平公路上一輛質量為m的機車以汽車以恆定加速度啟動直到達到最大速度,受到恆定的阻力F阻。對機車的運動狀態進行受力分析。
恆定加速度啟動的三個階段
對機車受力分析並應用牛頓第二定律:F牽-f阻=ma
牽引力保持不變那麼加速度就可以保持不變。
第一階段
機車的加速度a一定,那麼他的牽引力F一定。機車做勻加速直線運動。
因為牽引力F保持不變,所以速度均勻增大的同時,由P=FV可知,機車的實際功率P也會跟著增大。當功率達到額定功率的時候,速度將不再增大。
第二階段
功率P達到額定值以後保持不變,速度V繼續增大,那麼牽引力F會減小。由F牽-f阻=ma可知,牽引力F減小,機車的加速度也會跟著減小。
當牽引力減小到和阻力相當的時候,加速度為零。速度不再增大。
第三階段
牽引力和阻力相等,加速度為零。速度不再增大,機車勻速運動。
水平公路上一輛質量為m的機車以恆定功率啟動,發動機的額定功率為P,受到恆定的阻力F阻。對機車的運動狀態進行受力分析。
由題可知,機車的速度將持續增大,直到增大到某以臨界值。那麼機車啟動講分為兩個階段,第一個階段時速度持續增大的過程,第二個階段是速度不變的過程。
我們對這兩個過程進行分析
第一階段
功率恆定啟動,開始時,機車的速度很小,由P=FV可知,P一定,F非常大,那麼V就很小,所以初始時機車的牽引力F很大,那麼,由公式F牽-F阻=ma,可知它的加速度a很大。隨著時間的推移,機車的速度逐漸變大,由P=FV可知,機車受到的牽引力逐漸減小,加速度a逐漸減小。
這個階段中,機車做的是加速度逐漸減小的加速運動。
當加速度a逐漸減小為0時,機車的速度達到最大值,P=FV可知,牽引力達到最小值。
第二階段
當機車的加速度為0時,速度達到最大值,機車將做勻速直線運動。
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