汽車構造中蘊含的科學知識

20世紀，汽車已經(jīng)走進越來越多的普通百姓家，我國也正在步入汽車社會。但是人們對汽車中所蘊含的科學道理，又知道多少?下面筆者以解析試題的形式介紹汽車的構造中蘊含的科學知識。

1 輪胎中的科學

例題1 為什么輪胎是圓的?輪胎那些花紋有什么作用?

析與解 因為圓形有利于物體的滾動，可以防止有顛跛的現(xiàn)象出現(xiàn)。而且圓形的輪胎滾動起來，是用滾動摩擦替代滑動摩擦，可以減少摩擦力而使汽車跑得更快。輪胎花紋，是在汽車對地面壓力不變的情況下，增大接觸面的粗糙程度，以增大摩擦力，防止汽車打滑，有利汽車開動。

例題2 輪胎為什么大多是黑色的?

析與解 為了增強輪胎的強度，在制造過程中加入了碳黑，加入碳黑的輪胎強度和抓地能力都得到了加強。

例題3 夏季，汽車輪胎充氣不宜過滿，為什么?

析與解 主要是因為夏季氣溫高，輪胎內(nèi)溫度升高，氣壓增大，容易爆胎。

2 擋風玻璃中的科學

例題4 小汽車的前擋風玻璃有一定的傾斜角度，而卡車、公交車等車輛的前擋風玻璃卻幾乎是豎直的。這究竟為何?請用光學知識分析小汽車前擋風玻璃這樣安裝的原因。

析與解 擋風玻璃雖然是透明的，但還是會發(fā)生反射現(xiàn)象的。通常坐在駕駛員后面的乘客由于反射會成像在駕駛員的前方。對于很高大的大型汽車，盡管擋風玻璃是豎直的，由于駕駛員的位置(視線)比路面行人要高些，則乘客所成的像要比車前方行人的高得多，且比較暗淡，因而不會影響駕駛員的視覺判斷(見圖2)：而對于較矮的小轎車，若擋風玻璃是豎直的，則所成的像與車前方行人的高度差不多，這就會干擾駕駛員的視覺判斷，容易出事故。因此，對于較矮的小轎車，擋風玻璃應有一定的傾斜角度，使乘客所成的像在車前的上方(見圖1)，駕駛員看不到車內(nèi)人的像，就不會影響視覺判斷，保證行車安全。

例題5 汽車上為何安裝茶色玻璃?其目的是使坐在裝有茶色玻璃汽車內(nèi)的人能看到車外的人，而在車外的人不容易看到車內(nèi)的人。下列對此解釋正確的是( )

(1)車外射入的光線要被茶色玻璃吸收一部分，車內(nèi)的人受到較弱的光照射：(2)車外人反射到茶色玻璃上的光比車內(nèi)人反射到茶色玻璃上的光強：(3)車內(nèi)比車外暗，車內(nèi)人的瞳孔張開得比車外人。

A．只有(1)(2)

B．只有(1)(3)

C.只有(2)(3)

D．(1)(2)(3)

析與解 因為要看清乘車人的面孔，必須從面孔反射足夠強的光射到玻璃外面進入車外人的眼里。而茶色玻璃表面能反射一部分光線，還會吸收一部分光線，因此透進車內(nèi)的光線會很弱，當這進來的光線再從車內(nèi)人的面孔反射出時，其中又有一部分反射光被茶色玻璃反射和吸收，已沒有足夠的光透射出來，所以行人很難看清乘車人的面孔。答案為：D。

3 車燈與車鏡中的科學

汽車中觀后鏡、汽車頭燈，它們怎樣利用光的反射?其目的是什么?

例題6 汽車駕駛室外面的觀后鏡是一個______，是利用它對______和成正立、______、虛像的特點，使觀察范圍更大，從而保證行車安全。汽車頭燈里的反射鏡是一個______，這是利用它能把放在其______上的光源發(fā)出的光，經(jīng)反射后以______射出的性質(zhì)做成的。

析與解 觀后鏡、汽車頭燈利用凸鏡、凹鏡的反射特點。目的都是為了保證行車安全。答案分別是：凸鏡，光線的發(fā)散作用、縮?。喊肩R、焦點、平行光線。

4 安全措施中的科學知識

車上的安全措施有安全帶、頭枕、安全氣囊。在汽車的行駛中，他們怎樣起作用?

例題7 汽車中剎車器是如何工作的?它利用哪些知識?請你在剎車器示意圖(見圖3)中畫出動力、阻力，動力臂、阻力臂，說一說它是省力杠桿呢?還是費力杠桿?

析與解 汽車中剎車器利用了杠桿原理。由于動力臂大于阻力臂，它是省力杠桿。(作圖略)

例題8 當撞車時，安全氣囊自動彈出可以保護乘員，為什么?安全帶通常較寬，其目的是什么?

析與解 由于慣性的作用，剎車時人會向前傾斜，安全氣囊自動彈出在人與車頭之間，起到緩沖作用。安全帶通常較寬，是為了增大受力的接觸面積，以減少壓強。

例題9 車中安全措施之一是座位上設置有頭枕。是一個固定且表面松軟的枕頭。頭枕起什么作用?當突然發(fā)生撞車時(被后面的車撞上)，乘員會發(fā)生什么情況?頭枕又起什么作用?

析與解 由于慣性的作用，被后面的車撞上時，人會向后傾斜，頭枕起到緩沖保護作用。

例題10 高級轎車上還裝有安全氣囊，內(nèi)部貯有硝酸銨(NH4NO3)。當汽車高速行駛中受到猛烈撞擊時，硝酸銨迅速分解，產(chǎn)生大量一氧化二氮氣體和另一種氧化物，充滿氣袋，填補在司機與擋風玻璃、方向盤之間(如圖4所示)，防上司機受傷。請寫出硝酸銨受撞后發(fā)生分解反應的化學方程式：_____。

析與解 NH4NO3是安全氣囊的填充劑，因為硝酸銨很容易分解，產(chǎn)生大量一氧化二氮氣體，充滿氣袋，因而有效地保護了司機的安全。

答案 NH4NO3=N2O+2H2O

5 汽車穩(wěn)定性中的科學

現(xiàn)在的汽車在安全性能提高方面，除了車上的安全措施有安全帶、頭枕、安全氣囊及增加剎車性能以外，還運用氣體流速與氣壓的關系，通過改變汽車的外形，以達到汽車在高速行駛的過程中的穩(wěn)定性，確保安全。

例題11 隨著人民生活水平的提高，轎車已逐漸進入白姓家庭，圖5是小華家購買的一輛小轎車，他發(fā)現(xiàn)轎車的外形類似于飛機的機翼，則轎車在快速行駛過程中，車子上方空氣的流速大于下方空氣的流速，因而車子上方的氣體壓強______車子下方的氣體壓強，從而使得轎車對地面的壓力______車的重力。(均填“大于”、“等于”或“小于”)。

析與解 空氣流速越小，氣壓就越大?，F(xiàn)在一種新型的轎車的外形類似于飛機的機翼。若轎車在快速行駛過程中，車子上方空氣的流速大于車子下方空氣的流速，因而車子上方的氣體壓強小于車子下方的氣體壓強，從而使得轎車對地面的壓力小于車的重力。

例題12 有的跑車在車的尾部設計安裝了一種“氣流偏導器”，它的上表面平直，底部呈弧形凸起，相當于一個倒置的翅膀(如圖6所示)，這主要是為了讓跑車高速行駛時，車輪能更好地抓緊地面。請解釋其中道理。

析與解 由于氣流偏導器上表面平直，下表面凸起，所以當跑車高速行駛時，流過氣流偏導器上方的空氣流速較慢，壓強較大；而流過下方的空氣速度較快，壓強較小。這樣，偏導器上下方所受的壓力差形成了一個向下的力，從而使車對地面的壓力增大，摩擦力隨之增大，提高了車輪的著地性能。

6 油箱中的科學

測量小汽車油箱內(nèi)油量裝置原理如何?

例題13 如圖7是一種測量小汽車油箱內(nèi)油量裝置的原理圖。壓力傳感器R的電阻會隨所受壓力大小發(fā)生變化，油量表(由電流表改裝而成)指針能指示出油箱里的油的多少。已知：

(欄目編輯 陳 潔)

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。”