啟動機(jī)車有哪兩種方式
啟動機(jī)車主要有以恒定功率啟動和以恒定加速度啟動這兩種方式。以恒定功率啟動時(shí),功率不變,隨著速度增加,牽引力逐漸減小,加速度也減小,最終做勻速運(yùn)動;以恒定加速度啟動,加速度不變,牽引力不變,隨著速度增加功率增大,達(dá)到額定功率后,牽引力減小直至勻速。這兩種啟動方式各有特點(diǎn),共同豐富了機(jī)車啟動的選擇。
先來說說以恒定功率啟動。在這個(gè)過程中,機(jī)車一開始就保持功率恒定。依據(jù)功率公式\(P = Fv\),功率\(P\)是固定值,當(dāng)機(jī)車速度\(v\)不斷攀升時(shí),牽引力\(F\)必然會逐漸降低。再結(jié)合牛頓第二定律\(F - f = ma\)(這里\(f\)是阻力,\(m\)是機(jī)車質(zhì)量,\(a\)是加速度),由于牽引力\(F\)減小,阻力\(f\)基本不變,所以加速度\(a\)也隨之減小。在啟動初期,機(jī)車做的是加速度減小的加速直線運(yùn)動,這個(gè)階段就像是一位起跑的運(yùn)動員,雖然速度在增加,但加速的幅度在慢慢變小。當(dāng)牽引力\(F\)減小到與阻力\(f\)相等時(shí),機(jī)車所受合力為零,此時(shí)機(jī)車就進(jìn)入了勻速直線運(yùn)動狀態(tài),如同運(yùn)動員找到了自己穩(wěn)定的跑步節(jié)奏,一直保持勻速前行。在這個(gè)啟動方式里,牽引力做的功\(W = Pt\),這個(gè)公式在求解位移大小等問題時(shí)十分實(shí)用。
再講講以恒定加速度啟動。在這個(gè)啟動方式中,機(jī)車一開始加速度保持不變。還是根據(jù)牛頓第二定律\(F - f = ma\),加速度\(a\)不變,機(jī)車質(zhì)量\(m\)不變,阻力\(f\)也相對穩(wěn)定,所以牽引力\(F\)也保持不變。隨著機(jī)車速度\(v\)持續(xù)增加,由功率公式\(P = Fv\)可知,功率\(P\)會逐漸增大。當(dāng)功率增大到額定功率時(shí),這個(gè)階段的勻加速直線運(yùn)動就宣告結(jié)束。此后,功率不再增加,而速度還在繼續(xù)上升,依據(jù)功率公式,牽引力就會逐漸減小。當(dāng)牽引力減小到與阻力相等時(shí),機(jī)車便開始做勻速直線運(yùn)動。整個(gè)過程就像是先給機(jī)車設(shè)定一個(gè)穩(wěn)定的“步伐節(jié)奏”加速前進(jìn),當(dāng)達(dá)到一定程度后,再根據(jù)功率和速度的變化調(diào)整“步伐”,最終進(jìn)入勻速狀態(tài)。
綜上所述,這兩種啟動方式雖然路徑不同,但目的都是讓機(jī)車從靜止?fàn)顟B(tài)順利進(jìn)入到勻速行駛狀態(tài)。以恒定功率啟動,功率一開始就固定,速度與牽引力、加速度之間相互影響;以恒定加速度啟動,先保持加速度穩(wěn)定,功率隨速度變化而變化。無論是哪種啟動方式,最終都能讓機(jī)車在路面上穩(wěn)定行駛,為我們的出行和運(yùn)輸?shù)忍峁┍憷?
(圖/文/攝:太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng))
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