车辆安全保护中的力学的应用.ppt

在车辆安全保护中的力学的应用,在科学技术飞速发展的现代社会，人们往往惊讶于宇宙太空的探索与发现，克隆技术的一步步地完善，各种电子产品的一代一代的问世，交通工具的普及化与先进化以及机器设备的进一步智能化和精密化，而与此相对比的是社会中的人们经常看轻一些所谓的科学基础学科，如数学，物理学，化学等，往往认为这些学科已经过时而陈旧了，转而去追逐那些如航天技术，纳米技术，材料科学与信息科学，以为只有这些方面的学科才是在未来有广阔发展前景的。可是事实上这是本末倒置的看法，以物理学为代表的基础学科无论在哪个方面都具有重要的地位和深远的意义。它们是现代技术的载体和基石，也是推动技术发展的动力来源与起始点。而物理学以其独有的特点与魅力在无数学科中犹如一颗闪亮的明星更突显其璀璨的光芒。我在这里不想再以过多的笔墨与华丽的辞藻来渲染物理学的重要性，尽管这是毋庸质疑的事实。,由于我在大学中到目前为止仅仅学习过物理学中的力学的一些相关知识和课程，而且水平也有所欠缺，故我只能用一些生活中最常见的实际事例来体现物理学的重要性，虽然这点是远远不够于描述物理学的美和重要的。 在科学技术已经非常发达的今天，汽车是现代社会人们最常见的代步工具已成为我们生活中所不可或缺的一部分了。而与此同时交通事故又是时常发生，其中与汽车有关的事故占了绝大多数，这实在是一件令人担忧而烦恼的事情。每年因车辆事故而有所损伤的人数不可胜数。同时又由于科技的进步汽车无论从数量还是行驶速度上都会大大提高，如何做好汽车安全保护工作已成为刻不容缓的任务。,在众多种造成车辆损伤的事故中翻车是其中常见的一种情况之一，发生这种情况大多数是因为在高速行驶过程中的急转弯或在陡峭的路面上行进从而造成的，它对车辆与乘客的危害不可谓不严重，下面我们就对其进行简单而粗略的分析研究。,说到力学原理在汽车各个方面的应用可以说是非常多，再这里我不想也没有能力去一一列举和分析，我只想通过分析其中的一例的情况而使大家得窥一斑而知全豹。,这是一个极其简单的车辆模型。 其中A为车辆急速转弯时的外侧轮，而B则相应的是其内侧轮。我们知道，汽车高速转弯时，内侧轮上的负荷大大减小，外侧轮上的负荷大大增加，从而有造成翻车的危险。从经验中我们也可以判断，在翻车的过程中必然是内侧的轮子先脱离地面，然后绕外侧轮整个车身旋转最终造成了翻车的效果。,设该车辆对于经过A的垂直的轴的转动惯量为I，汽车质量为m,从A到车辆的质心的距离的向量为r,r与水平面的夹角为，汽车对水平面上的旋转中心的角速度为,半径为R,同时假设此时车辆质心对不动的外侧轮有一个速度为V。,根据以上的假设已知量得，,F1=mg,F2=m*R, 从车辆质心对A的速度有可的， 质心对于A的角速度1=sinv/r。 假设汽车翻转过程中角度从1变为2，则可得， 重力作的功dW1=sin(/2+)mgr d 离心力作功dW2=sin(-)*R*R d 所以重力做的功从1到2为W1=sin2 mgr-sin1 mgr 同时离心力作功为W2=cos1 *R*R-cos2 *R*R 而车辆拥有的转动动能为E=1/2*I*sin1*sin1*v*v/(r*r) 于是得方程W1+W2+E=0,最终得sin(2-)=sin(1-)+(1/2*I*sin1*sin1*v*v/(r*r)/(m(g*g*r*r+*R*R*R*R) 其中=arcos(mgr/( m(g*g*r*r+*R*R*R*R),由于（2-）与（1-）都不会大于/2所以从上两式可知，2与I，1，都有正向的关系。而且上两式在路面倾斜时也符合，所以从中不难看出，要使车辆尽量不要翻车当然首先是使2应尽量小，故要使2尽量小则需减小I，1或。 通过以上分析我们就能够提出减少翻车可能性的几种方案。 减小I，如改变汽车形状等方法。 减小1，如降低汽车质心的高度，在转弯的路段使路面向中间内侧倾斜。 减小，如降低弯路段的限速，这样可以减低汽车的速率。 这些就是我对翻车现象的粗浅的研究，由于水平实在有限必然存在着许多不妥之处尚请指正与包涵。,最后我想说的是，通过这个学期的力学课是我对物理学的兴趣愈发浓厚，对物理学方面知识的渴望也逐渐增加。这个学期在杨老师的指导下的力学课程使我本来对物理学朦胧的印象渐渐明朗起来，使我从原来因为物理学的神秘和朦胧而引发好奇的兴趣逐步转化成因为发现物理学中的美而产生学习的动力，虽然在学习过程中我也有许多困惑，但我相信随着物理学学习的继续深入我对物理学的兴趣会越来越多，对物理学的认识会更清晰，在这里我要感谢杨老师对我在物理学学习上的指导。 这就是我的力学的小论文。,感谢观看,参考文献： 杨维紘 编著 力学第二版