汽車(chē)什么時(shí)候達(dá)到最高車(chē)速？

知識(shí)點(diǎn)：二力平衡 牛頓第二定律 最高車(chē)速 行駛阻力

為什么一些超級(jí)跑車(chē)的最高速度可以達(dá)到300千米/時(shí)或更高，而一些家用汽車(chē)的最高車(chē)速只有180千米/時(shí)？汽車(chē)的最高車(chē)速與什么有關(guān)？

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，汽車(chē)在牛頓第三定律（即作用力與反作用力定律）的作用下，汽車(chē)就會(huì)受到來(lái)自地面的推動(dòng)力，驅(qū)使汽車(chē)越跑越快。同時(shí)，汽車(chē)在奔跑中還會(huì)受到多種阻止汽車(chē)前進(jìn)的力量，即行駛阻力。行駛阻力主要是空氣阻力，還有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械摩擦力等。

當(dāng)推動(dòng)力大于行駛阻力時(shí)，汽車(chē)受到的合力方向是向前，這樣就會(huì)使汽車(chē)產(chǎn)生向前的加速度，車(chē)速就會(huì)越來(lái)越高。

但隨著汽車(chē)速度的提高，汽車(chē)受到的行駛阻力也越來(lái)越高。因?yàn)樾旭傋枇χ械闹饕α靠諝庾枇Γc車(chē)速的平方成正比，它隨車(chē)速增大而迅速增大。

當(dāng)汽車(chē)遇到的行駛阻力增大到與最大推動(dòng)力（即輸出最大功率時(shí)）相等時(shí)，這兩個(gè)大小相等、方向相反的力就達(dá)到彼此平衡，相當(dāng)于汽車(chē)受到的總外力為零。那么，根據(jù)牛頓第二定律，汽車(chē)的加速度此時(shí)也為零，汽車(chē)速度不再增加，即達(dá)到了最高速度。

由此看來(lái)，汽車(chē)的最高速度主要與汽車(chē)的最大驅(qū)動(dòng)力及所受的空氣阻力有關(guān)。因此，最大驅(qū)動(dòng)力較大的汽車(chē)，如大排量發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)，或受空氣阻力影響較小的汽車(chē)，如低矮扁平的流線形車(chē)身的跑車(chē)，它們的最高車(chē)速往往也比較高。這也是超級(jí)跑車(chē)都要采用大排量發(fā)動(dòng)機(jī)及流線形車(chē)身設(shè)計(jì)的主要原因。

你知道嗎？Do you know？

高速公路上為什么要限制車(chē)速？

既然現(xiàn)在汽車(chē)的最高速度可以超過(guò)300千米/時(shí)，為什么高速公路的最高限速只有120千米/時(shí)？為什么不設(shè)定為200千米/時(shí)或更高？

雖然汽車(chē)的最高速度非常高，但那是汽車(chē)在極限狀態(tài)下達(dá)到的速度，而汽車(chē)在極限狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后非常容易“筋疲力盡”而導(dǎo)致故障出現(xiàn)。就像我們?nèi)艘粯樱绻偺幱诳簥^狀態(tài)或極限狀態(tài)，再?gòu)?qiáng)壯的身體也受不了。為了安全起見(jiàn)，也為了保持汽車(chē)的壽命，便將汽車(chē)限制在一個(gè)合適的速度下行駛。

另外，汽車(chē)速度越高，其制動(dòng)距離也越長(zhǎng)。現(xiàn)在的普通轎車(chē)以100千米/時(shí)的速度開(kāi)始緊急制動(dòng)后，也要繼續(xù)行駛40米左右后才能完全停止。而作為重量比較大的大型載貨汽車(chē)、大客車(chē)等，它們的制動(dòng)距離還會(huì)更長(zhǎng)。或者說(shuō)，現(xiàn)在的制動(dòng)技術(shù)還不夠強(qiáng)大，當(dāng)汽車(chē)高速行駛時(shí)如果遇到緊急情況，很容易造成嚴(yán)重事故。