摘要單從牽引力、功率和速度三者形式化的關(guān)系式出發(fā)，是無法理解汽車上坡?lián)Q擋改變的是發(fā)動機與車輪的轉(zhuǎn)速比。從轉(zhuǎn)速比出發(fā)，才能理解汽車上坡?lián)Q擋的原理。

關(guān)鍵詞上坡?lián)Q擋轉(zhuǎn)速比能量牽引力功率

(資料圖)

但在物理學里你要理解詞語同現(xiàn)實世界的聯(lián)系。你最終必須把腦子里所想的東西轉(zhuǎn)換為語言文字，轉(zhuǎn)換為同現(xiàn)實世界的聯(lián)系，以及你正在那里做實驗時所用到的黃銅和玻璃等部件的聯(lián)系。只有通過這種方式你才能發(fā)現(xiàn)你的結(jié)果是否正確。這是一個單憑數(shù)學完全無能為力去解決的問題。

——ＲＰ費曼

單看公式F=P/v，似乎只要車速足夠小，汽車就可獲得足夠大的牽引力。實際情形顯然不是這樣的。下面分別從能量、牽引力和功率三個不同但有密切相關(guān)的角度，簡要分析汽車上坡?lián)Q擋的原理。

一、能量

從能量的角度看，汽車在勻速上坡過程中克服阻力做了多少功，就從發(fā)動機獲得了多少機械能。

假定在車輪滾動一周的過程中，發(fā)動機剛好完成ｎ個工作循環(huán)，且汽車需克服阻力做的功為Ｗ。為簡明起見，進一步假定發(fā)動機在每一個工作循環(huán)中向汽車提供的機械能為Ｅ。由發(fā)動機轉(zhuǎn)速一定時，擋位越高，車速就越大，可推知擋位越高，發(fā)動機與車輪轉(zhuǎn)速比越小，進而ｎ值也就越小。

因能量守恒，故若ｎＥ>Ｗ，汽車將加速上坡；若ｎＥ<Ｗ，汽車將減速上坡；若ｎＥ＝Ｗ，汽車將勻速上坡。

第一種情形，通過松松油門（減小Ｅ）或掛高速檔（減小ｎ）或二者并用，可使大于號變?yōu)榈扔谔枴５诙N情形，若通過加大油門或掛低速檔或二者并用，可使ｎＥＷ，汽車就能順利上長坡；否則，汽車很可能中途熄火。

因此，從能量的角度看，載重汽車上陡長坡，之所以必須在掛低速擋的同時加大油門，一方面是因為坡度越陡，汽車越重，汽車在車輪滾動一周的過程中需克服阻力做的功就越多；另一方面是因為擋位低油門大，ｎ大Ｅ也大，發(fā)動機在車輪滾動一周的過程中才能為汽車提供足夠多的機械能。

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