討論汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的問(wèn)題 - 科學(xué)技術(shù)大學(xué)

1、汽車(chē)轉(zhuǎn)彎的問(wèn)題分析PB06203093劉暢汽車(chē)在高速轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)側(cè)輪上的負(fù)荷大大減小外側(cè)輪上的負(fù)荷則大大增加從而有造成翻車(chē)的危險(xiǎn)。為了避免這種現(xiàn)象，有一種想法是在汽車(chē)上安裝一個(gè)飛輪。現(xiàn)結(jié)合課后的一道習(xí)題來(lái)分析這個(gè)問(wèn)題:為了避免高速行駛的汽車(chē)在在轉(zhuǎn)彎時(shí)容易發(fā)生翻車(chē)現(xiàn)象可在車(chē)上安裝一個(gè)高速自旋著的大飛輪。（1）飛輪軸應(yīng)安裝在什么方向上？飛輪應(yīng)沿什么方向轉(zhuǎn)動(dòng)？（2）設(shè)汽車(chē)的質(zhì)量是M，其行駛速度為v飛輪是質(zhì)量為m半徑為R的圓盤(pán)，汽車(chē)（包括飛輪）的質(zhì)

2、心距地面的高度為h。為使汽車(chē)在繞一曲線行駛時(shí)，兩邊車(chē)輪的負(fù)荷均等，試求飛輪的轉(zhuǎn)速。大，內(nèi)外兩側(cè)車(chē)輪負(fù)荷差將大大增加，故將有翻車(chē)的危險(xiǎn)。再考慮裝上飛輪的情況。此時(shí)汽車(chē)和飛輪整體所受的離心力合力大小。為了使汽車(chē)在不論右轉(zhuǎn)還是()FMma??左轉(zhuǎn)的情況下都能減少內(nèi)、外兩側(cè)輪子的負(fù)荷差，由物理直覺(jué)可知，飛輪需向前或向后旋轉(zhuǎn)。則飛輪的自轉(zhuǎn)軸需與所選的軸線垂直。現(xiàn)考慮飛輪的具體轉(zhuǎn)動(dòng)方向。假設(shè)飛輪與車(chē)輪旋轉(zhuǎn)方向相反。飛輪上的B、D兩點(diǎn)速度與汽車(chē)做曲線

3、運(yùn)動(dòng)的角速度Ω平行，不受科里奧利力作用，但A、C兩點(diǎn)受到如圖所示的科里奧利力和的作AfCf用，與產(chǎn)生的合力矩與慣性力F力矩方向相反。不難看AfCf出，飛輪上各點(diǎn)都受到大小不等的科里奧利力作用。它們的合力矩矢量和F的力矩矢量方向相反。若選擇合適的飛輪轉(zhuǎn)速，則可使二者相等。此時(shí)，相對(duì)進(jìn)動(dòng)參考系，汽車(chē)所受的慣性力力矩被科里奧利力力矩平衡。所以汽車(chē)內(nèi)外側(cè)輪上的負(fù)荷將會(huì)均等。當(dāng)慣性力力矩和科里奧利力力矩平衡時(shí)，飛輪進(jìn)動(dòng)角速度與汽車(chē)做曲線運(yùn)動(dòng)角速度