物理中的机车启动问题(恒定功率启动和恒定加速度启动)

高中物理教材给了我们两个机车启动的模型,恒定功率启动和恒定加速度启动,这方面的内容和总结相信大家看到过许多,今天我们试图以更清晰的视角解读一下,以此来帮助各位考生。

物理中的机车启动问题(恒定功率启动和恒定加速度启动)(1)

为什么有启动一说?显然,如果机车没有能量的输入和转化,肯定无法运动。而能量的输入就可以认为是机车自身产生的,这就说明了一个问题,不管是恒定功率启动还是恒定加速度启动,启动的能量或者启动所需要的牵引力来自自身,与外界无关。所以恒定功率启动的F=P/v,F是牵引力不是合外力。而由牛顿第二定律知合外力=F-f=ma。重要的事情说三遍,我们研究的恒定功率启动中的功率对应的力是牵引力,不是合外力。

如何理解恒定功率启动过程?由不动到动,速度肯定是增大,而速度不可能无限大,所以最终速度达到最大的时候,此时功率为最大即额定功率,机车就快乐的匀速直线运动了。我们再来看加速度,由不动到动肯定有加速度,最后匀速直线运动时加速度为零,所以加速度越来越小,到零就好,不可能走着走着加速度成了负的,除非没有功率,或者所谓的恒定功率都不足以让机车启动。这种分析与恒定功率启动的速度时间图像是高度一致的。

物理中的机车启动问题(恒定功率启动和恒定加速度启动)(2)

不过,恒定功率启动在实际生活中,个人觉得比较危险。刚开始的加速度太大了,这是要弹射吗?[捂脸]估计这适用于特情处置。

如何理解恒定加速度启动过程?普通人还是要做普通人可以承受的事情。一开始还是加速度稍微小一点好,所以恒定加速度启动刚开始的时候是加速度相对较小的恒定加速度,加速度恒定导致速度随着时间的变大是越来越大。速度达到一定程度时,达到了汽车发动机可以提供的最大恒定功率(功率此时增加的后果那是相当严重的)。此后只好重复上面的恒定功率启动了。所以速度时间图像只好如下图

物理中的机车启动问题(恒定功率启动和恒定加速度启动)(3)

具体考点,我们在下期继续说。

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