空气阻力定义
匀速直线运动的案例研究
对匀速直线运动的影响：空气阻力会使物体产生加速度，从而改变物体的运动状态
限制和挑战：在现实生活中，完全不受空气阻力的物体是不存在的，因此匀速直线运动在现 实中是不存在的 案例分析：以飞机为例，飞机在高速飞行时受到的空气阻力非常大，因此需要采取措施来减 小空气阻力
应用场景：匀速 直线运动、碰撞、 爆炸等。
意义：揭示了物 体间相互作用的 基本规律，是经 典力学的基础之 一。
能量守恒定律
定义：能量既不 会凭空产生，也 不会凭空消失， 它只会从一种形 式转化为另一种 形式，或者从一 个物体转移到另 一个物体，而能 量的总量保持不 变。
匀速直线运动： 物体作匀速直线 运动时，在任意 相同时间间隔内 通过的位移相同， 则物体在任意相 同时间间隔内消 耗的电能也相同。
运动性质：匀 速直线运动
参考系：一般 采用惯性参考
系
加速度：加速 度为零，即电 梯不受外力作
用
飞机匀速飞行
定义：飞机以恒 定的速度沿着直 线方向运动
特点：速度不变， 加速度为零
实例：民航客机 在平流层巡航飞 行
研究意义：为航 空航天领域提供 理论支持
火箭匀速上升
火箭发射速度 地球引力与火箭推力平衡 火箭运动状态保持不变 卫星轨道稳定
匀速直线运动特征：速度大小和方向都不 发生改变
矢量图表示
速度的定义 速度的矢量性 匀速直线运动的定义 匀速直线运动的矢量图表示
运动方程
定义：描述物体 运动轨迹的数学 表达式
形式：s=vt（其 中s为位移，v为 速度，t为时间）
适用范围：匀速 直线运动
意义：揭示物体 运动的规律和特 征
02
空气-阻力系数
空气阻力系数科技名词定义中文名称：阻力系数英文名称：drag coefficient定义：按某一特征面积计算的单位面Cx = X/(qS)式中，Cx：阻力系数X ：阻力（阻力与来流速度方向相同，向后为正）q ：动压，q=ρv*v/2 (ρ为空气密度，v为气流相对于物体的流速）S ：参考面积（飞机一般选取机翼面积为参考面积）空气阻力的计算公式是什么？空气阻力Fw是空气对前进中的汽车形成的一种反向作用力，它的计算公式是：Fw=1/16·A·Cw·v2(kg)其中：v为行车速度，单位：m／s；A为汽车横截面面积，单位：m2：Cw为风阻系数。
空气阻力跟速度成平方正比关系，也就是说：速度增加1倍，汽车受到的阻力会增加3倍。
因此高速行车对空气阻力的影响非常明显，车速高，发动机就要将相当一部分的动力，或者说燃油能量用于克服空气阻力。
换句话讲，空气阻力小不仅能节约燃油，在发动机功率相同的条件下，还能达到更高的车速。
空气阻力的大小除了取决于车的速度外，还跟汽车的截面积A和风阻系数Cw有关。
风阻系数Cw是一个无单位的数值。
它描述的是车身的形状。
根据车的外形不同，Cw值一般在0．3(好)—0．6(差)之间。
光滑的车身造型(最理想为水滴型)使气流流过车身后的速度变化小，不会形成旋涡，Cw值就低；相反，如果车身外形有棱有角又有缝，Cw值就高。
一般赛车将车轮设计在车身之外，自成一体。
理论上每一辆车的Cw可以在模型制作阶段测得，但准确的Cw值都必须在出了成品之后，通过做风洞实验来获得。
通过改善汽车的空气动力学性能，比如变化尾翼、底盘罩、前部进风口和轮毂帽，都能降低风阻系数。
而降低车身高度，等于减小了截面积，或使车身更多地盖住轮子，也有利于降低空气阻力。
==空气阻力.空气阻力是与物体运动的速率成正比的,即：f=kvk是空气摩擦系数,和空气密度有关,在我们能找到的丢东西的地方,一般可以认为是一个常数.当物体从空中开始下落的时候,v很小,f很小,mg>f,所以物体逐渐加速.随着速度的增加,f增加,最终会达到mg=f的平衡点.此时,物体就开始了匀速下落.并且我们知道下落的速率便是v=mg/k在一般意义上我们说的重量,指的便是mg.冬季奥林匹克运动会向我们展示了一幅幅完美的气体动力学画面。
作用力与反作用力空气阻力的物理知识的理解
作用力与反作用力空气阻力的物理知识的理解1. 引言1.1 概述本文将要探讨的是作用力与反作用力以及空气阻力这些与物体运动相关的基础物理概念之间的关系。
作用力和反作用力是牛顿第三定律提出的重要概念，它们相互作用且方向相反，对于物体运动具有重要的影响。
而空气阻力则是指在物体运动过程中，由于空气分子与物体之间发生碰撞所产生的阻碍力量。
1.2 研究背景在我们日常生活中，无论是运动、交通工具还是自然现象等各种场景下，都存在着物体受到作用力和反作用力影响而发生相应运动或变化的情况。
同时，空气阻力也会对物体的运动产生一定影响，如风阻导致自行车行驶速度减缓等。
因此，深入理解作用力、反作用力以及空气阻力对于解释运动规律、优化设计和改善性能具有重要意义。
1.3 目的和意义本文旨在通过对作用力与反作用力以及空气阻力原理进行系统性研究和详细解析，辅以具体的案例分析，探讨它们之间的关系与作用机制。
通过对相关知识的深入理解，能够更加清晰地认识到作用力、反作用力和空气阻力在物体运动过程中所起到的重要作用。
同时，在实际应用领域中，这些物理概念的研究也将为优化设计、提高交通工具性能等方面提供理论依据。
在未来研究方向上，我们有望进一步探索新型材料及结构对抗空气阻力的方法，并拓展相关实验与应用领域。
以上是文章“1. 引言”部分内容的详细清晰撰写。
2. 作用力与反作用力的概念2.1 定义作用力和反作用力是牛顿第三定律的重要概念。
根据牛顿第三定律，所有物体之间存在着相互作用力，而这种相互作用的特点是大小相等、方向相反。
简而言之，当一个物体对另一个物体施加力时，被施加力的物体同时会以同样大小、但方向相反的力作用于施加力的物体上。
2.2 作用力与反作用力的关系作用力和反作用力是一个整体概念，它们总是成对出现，并且彼此之间有着密切联系。
无论何时出现一个物体对另一个物体施加力的情况，其所施加的这个瞬间就是一对互为作用-反作用关系的“伙伴”。
在这个关系中，两个相互联系的物体之间会产生互为原因和结果的效应。
汽车理论复习题
《汽车运用工程》习题库一．名词解释（一）动力性1.动力性定义2.驱动力3.滚动阻力4.空气阻力5.坡道阻力6.惯性阻力7.附着条件8.动力特性图9.功率平衡图10.动力因素11.最大爬坡度12.动力性评价指标（二）经济性1. 单位行程燃料消耗量2．汽车燃料经济性3．汽车等速行驶燃料经济性4．负荷率5. 道路循环试验6．等速行驶百公里油耗试验7. 燃油经济性定义（三）安全性1. 汽车制动性3．制动滑移率4．驱动滑移率5．制动方向稳定性6．同步附着系数7．制动力分配系数8．汽车制动跑偏9．操纵稳定性10．中性转向11．不足转向12．过多转向13．侧偏角14．稳态转向角速度增益15．理想制动力分配曲线（I曲线）（四）通过性和平顺性1．汽车通过性2．间隙失效3．最小离地间隙4．接近角5．离去角6．纵向通过半径7．最小转弯直径8．车辆支承通过性9．汽车平顺性10．暴露极限11．舒适降低界限12．疲劳工效降低极限13.汽车平顺性及评价指标二．问答题1、汽车动力性的总指标是什么？具体评价指标有哪些？2、汽车行驶时滚动阻力产生的原因是什么？3、分析影响滚动阻力系数的因素。
4、谈谈车轮侧偏角对车轮阻力和转向稳定性的影响？5、何为空气阻力，空气阻力主要由哪几部分组成？6、就轿车整车而言，降低空气阻力系数的方法有哪些？7、汽车传动系的功率损失有哪些？分析其影响因素。
8、附着系数的大小主要取决于哪些方面？9、写出汽车在平路和上坡时的匀速和加速行驶的驱动力平衡方程。
10、从使用条件出发分析影响汽车动力性的因素。
11、什么是驱动力——行驶阻力平衡图、动力特性图和功率平衡图？并绘图示之。
12、汽车车速对燃料经济性有何影响？13、采用高速档行驶为什么能够节油？14、变速器为何设置超速档？15、分析轮胎对汽车动力性和燃油经济性有些什么影响？16、试分析超速挡对汽车动力性和燃油经济性的影响。
17、汽车燃料消耗量试验方法有哪些？18、从汽车结构方面来讲，提高燃料经济性的措施有哪些？19、制动跑偏和制动侧滑之间有何区别和联系？20、汽车制动跑偏都有哪些原因造成的？21、画图说明典型硬路面的制动力系数与滑移率关系曲线。
空气阻力和空气阻力原理
空气阻力的影响因素
物体形状：物体形状对空气流动的 影响，进而影响空气阻力。
空气密度：空气密度越大，空气阻 力越大。
添加标题
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物体速度：物体速度越快，空气阻 力越大。
空气粘度：空气粘度越大，空气阻 力越大。
减缓物体的速度： 空气阻力会减慢 物体在空气中运 动的速度，使物 体逐渐减速。
航空器速度控制：飞行员通过控制空气阻力，可以实现飞机的起飞、巡航、着陆等阶段 的精确速度控制。
航空航天材料选择：为了抵抗空气阻力，航空航天材料需要具备足够的强度和刚度，以 确保结构完整性和安全性。
空气阻力在汽车工业中的应用
空气动力学设计：汽车外形设计考虑空气阻力，降低风阻系数，提高燃油经济性和行驶稳定 性
添加标题
空气阻力的作用
消耗能量：空气 阻力会对物体施 加阻力力，这个 阻力力会消耗物 体的能量，使物 体的动能逐渐减
少。
添加标题
保持稳定：在某些 情况下，空气阻力 可以帮助保持物体 的稳定，例如飞机 机翼的升力与空气 阻力有关，空气阻 力可以平衡重力， 使飞机保持稳定飞
行。
添加标题
保护环境：空气阻 力可以减少污染物 排放的速度和量， 从而减少对环境的 污染。例如，汽车 在行驶过程中会受 到空气阻力的作用， 这有助于减缓汽车 的速度，从而减少
减小物体尺寸
减小物体尺寸：通过减小物体的体积和表面积，可以降低空气阻力。例如，流线 型设计可以减少空气阻力。
改变物体形状：通过改变物体的形状，使其更加流线型或更加平滑，可以降低空 气阻力。例如，汽车和飞机的流线型设计可以减少空气阻力。
增加表面光滑度：通过增加物体的表面光滑度，可以减少空气阻力。例如，在飞 机机翼上涂上一层光滑的涂层，可以降低空气阻力。
空气阻力公式
空气阻力公式引言空气阻力是运动物体在空气中运动时受到的阻碍力，它会影响物体的运动速度和运动轨迹。
在物理学中，空气阻力是一个重要的概念，在众多领域都有广泛的应用，如航空、汽车工程、建筑、运动竞技等等。
本文将介绍空气阻力的概念以及计算空气阻力的公式。
空气阻力的概念空气阻力是物体在运动过程中与空气相互作用所产生的力。
当物体在空气中运动时，空气分子会与物体表面发生碰撞，从而产生一个阻碍物体运动的力。
这个力的大小取决于物体的形状、速度以及空气的密度和粘度。
空气阻力公式计算空气阻力的公式可以根据物体的运动方式和空气的性质来推导。
以下是常见的两种空气阻力公式：1. 傅里叶公式傅里叶公式适用于物体以低速运动或静止时的空气阻力计算。
该公式如下：F_d = 0.5 * ρ * A * v^2 * C_d其中，F_d表示空气阻力的大小，ρ表示空气密度，A表示物体的横截面积，v 表示物体的速度，C_d表示物体的阻力系数。
2. 巴西纳公式巴西纳公式适用于物体以高速运动时的空气阻力计算。
该公式如下：F_d = 0.5 * ρ * A * C_d * (v - v_w)^2其中，F_d表示空气阻力的大小，ρ表示空气密度，A表示物体的横截面积，C_d表示物体的阻力系数，v表示物体的速度，v_w表示空气的速度。
空气阻力系数空气阻力系数C_d是一个与物体形状密切相关的参数，它描述了物体在空气中运动时所受到的阻力大小。
物体的形状越流线型，空气阻力系数越小；物体的形状越复杂或者表面粗糙，空气阻力系数越大。
对于常见的物体形状，可以通过实验或者理论计算来确定空气阻力系数。
空气密度和粘度空气密度ρ是空气中单位体积的质量，它受到大气压力、温度和相对湿度的影响。
在常温常压下，空气密度约为1.225 kg/m³。
空气粘度是描述流体黏滞阻力大小的物理量，它对于空气阻力的计算有一定的影响。
应用实例空气阻力公式在实际应用中具有广泛的使用。
以下是一些例子：1. 车辆工程在车辆工程中，空气阻力对汽车的设计和性能有重要影响。
飞行物体的运动和轨迹分析
电磁力：影响飞 行物体的导航和 通信
飞行物体的运动和轨迹分析的 应用
航空航天领域
飞行器设计：分析飞行物体的运动和轨迹，优化飞行器设计 导航系统：利用飞行物体的运动和轨迹分析，提高导航系统的准确性 飞行控制：通过对飞行物体的运动和轨迹分析，实现飞行控制和姿态调整 航天器轨道计算：利用飞行物体的运动和轨迹分析，计算航天器的轨道和姿态
飞行物体的运动和轨迹分析
汇报人：XX
飞行物体的基本运动方式 飞行物体的轨迹分析 影响飞行物体运动和轨迹的因素 飞行物体的运动和轨迹分析的应用
飞行物体的运动和轨迹分析的未来发展
飞行物体的基本运动方式
直线运动
定义：飞行物体沿直线方向运动的方式 特点：速度恒定，方向不变 应用：导弹、火箭等飞行器的飞行 影响因素：重力、空气阻力等
添加标题
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轨迹类型：直线、曲线、折线等
添加标题
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轨迹分析：通过数学和物理方法， 分析飞行物体的运动规律和特性
轨迹的几何分析
轨迹的定义： 飞行物体在 空间中的运 动路径
轨迹的几何 参数：位置、 速度、加速 度、角速度、 角加速度等
轨迹的几何 形状：直线、 圆弧、椭圆、 抛物线等
轨迹的几何 变换：平移、 旋转、缩放 等
军事领域
导弹防御系统： 通过分析导弹的 飞行轨迹，预测 其飞行路径和落 点，从而进行拦 截和防御。
无人机侦察：通 过分析无人机的 飞行轨迹，了解 其任务执行情况 和飞行性能，从 而进行战术调整 和优化。
飞行器导航：通 过分析飞行器的 飞行轨迹，为其 提供精确的导航 服务和飞行控制， 确保飞行安全和 任务完成。
空战模拟：通过 模拟飞行物体的 运动和轨迹，评 估不同战术和武 器系统的效果， 为军事训练和作 战提供支持。
飞行物体的空气阻力
飞行物体的空气阻力导言在我们日常生活中，我们经常看到飞机、鸟类、汽车和其他飞行物体在空中运动。
这些物体在飞行过程中必须克服空气阻力。
本文将详细解释飞行物体的空气阻力及其对飞行的影响。
一、空气阻力的定义和原理空气阻力，也称为气动阻力，是由物体在运动过程中与周围气体（一般指空气）相互作用而产生的阻力。
它始终与物体相对运动的速度大小有关。
当飞行物体在空气中运动时，沿着运动方向会遇到一阻力，使得飞行物体受到减速或运动阻力。
空气阻力的大小取决于许多因素，包括物体形状、大小、密度以及运动速度。
而空气阻力的主要来源是摩擦阻力和压力阻力。
1.1 摩擦阻力摩擦阻力是由于流体（空气）与物体表面之间的摩擦而产生的阻力。
给定某一速度下，摩擦阻力随着物体表面积的增加而增加。
这是为什么一张比另一张小的纸片在下落过程中速度更快的原因。
1.2 压力阻力压力阻力是由流体（空气）对物体施加的压力差而产生的阻力。
物体在运动过程中，流体分子会分为上下两部分，上部分流体分子比下部分分子击打更多，所以在上部分产生了低压，而下部分产生了高压。
根据物理学中的马格努斯效应，空气的运动速度和压力分布会在物体两侧产生压力差，从而形成压力阻力。
二、飞行物体的空气阻力在飞行器设计中是一个重要的考虑因素。
2.1 飞机的空气阻力飞机是受到空气阻力最严重的交通工具之一。
当飞机在空中飞行时，飞机前进过程中所遇到的空气阻力会导致它不断受到阻碍。
这就需要对飞机的机翼进行设计，来减小空气阻力。
机翼是由机身侧边往外延伸的部位，它的主要作用是产生升力。
在设计机翼时，需要考虑到机翼的弯度、角度和形状等因素。
良好的机翼设计可以减小飞机受到的空气阻力，使飞机更加节能。
2.2 鸟类的空气阻力鸟类是自然界中拥有飞行能力的生物之一。
鸟类的身体结构和翅膀形状使其能够更好地适应飞行。
它们的身体轻盈且流线型，翅膀结构设计合理，能够在飞行过程中尽可能减小空气阻力。
这使得鸟类在飞行过程中能以相对较小的能量消耗在空中滞留。
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2．空气阻力
定义：汽车在直线行驶时，空气作用力在行驶方向上的分力。
1）组成：空气阻力由表面阻力和压力阻力组成。
表面阻力：空气有粘度
压力阻力：车外形状
诱导阻力：空气升力在水平方向投影
内部阻力：流经散热器，发动机，车箱的阻力
4．加速阻力
1）滚动阻力
a. 变形阻力 b. 摩擦力
a. 变形阻力
轮胎在滚动时，有两种变形：
径向变形
周向变形
轮胎滚动时的滞后损失。 弹性轮胎在硬路面上的滚动实质，如下图
滚动阻力 ：
M g Fz l
∵
T1rd M g F2l
∴
T
Mg r
FZ
e r
Fz Z Ga
令 f e ，即滚动阻力系数.
Gdv gdt
② 旋转质量
Fjr I / r
为了便于计算：
把旋转质量惯性力转化为平移质量惯性力，以系 数 作为
计入旋转质量后的“汽车质量换算系数”。
即
Fj
dv dt
G g
.m dv
dt
（N）
其中： ——汽车旋转质量换算系数（ ＞1）；
G ——汽车质量，Kg；
dv dt
2. 式中某量并不表示汽车外力：
质心的
m
dv dt
m
dv dt
Ft、F f （总效应）
3. 结论是正确的。 所需要的功率：
P G( f
i)Va
.m
dv dt
Va
Ca A 21.15
Va2
Va
三、循环行驶
1．几种典型的行驶循环 例1：日本1975年排气规定: 10人以下的轿车，25人以下的轻型车,按10工况热循环试验：模拟起步、
干扰阻力：表面突起物，车门把手，后视镜底盘
其中，压差和诱导阻力： 50～90% （干扰在内）
内部阻力：
2～11%
表面阻力：
3～30%
2）计算方法：
空气对物体的阻力与下列因素有关。
流速 U ： 对汽车来说，相对速度V= Va±Vf
密度 ： 空气密度，在一定条件下是常数
迎风面积 A ：与车形有关
F0
——行驶加速度，m/s2 。
主要与飞轮的转动惯量
Imi2 i02
车轮的转动惯量 传动系转动惯量
IR
I ci0 2 有关
忽略传动系：
1
1 m
IR r2
1 m
I
mik2i02 r2
m
当进行动力性初步计算时，若不知道准确 I m、I R，可按下列经验公式估算：
1 1 2ik2
二、活塞式内燃机特性
发动机特性曲线：发动机功率、转矩、 油耗与发动机转速之间的函数关系曲线。
当节流阀全开：发动机外特性曲线 当节流阀部分开：发动机负荷特性曲线
转矩、功率和转速之间的关系式：
Pe
M .n 9549
kw
式中：M ——发动机转矩，N.m；
n ——发动机转速，r/min。
注意： 1．发动机制造厂提供的特性曲线：在试验台上无空 滤、水泵、风扇、消声、发电机等件，若全带上则称 为“使用特性曲线”。 2．台架试验是在稳定转速下测定P、M。 实际上，发动机热工况，混合气浓度与台架不同。例 如加速时，M比稳定工况下降5～8%。 但是1．变工况的研究不多见
∵
i h tg
s
对公路来说： i 很小 ＜9%
∴
sin tg
故
Fi G f sin G tg G i
由于坡道阻力及滚动阻力与道路有关，所以通常以道路阻力代表两者之和。
4．加速阻力
定义：汽车加速时，需要克服其质量加速时的惯性力。
汽车质量： ① 平移质量
F jt
停车多的市中心行驶条件， V =17.7km/h。
n工况冷循环试验：发动机起动后还未走热，汽车已起程，例如从郊区向
市内行驶， V 30.5 km/h。
2．循环行驶的能量
t
W 0Pdt
平路无风条件下：
W
t
{G. f0Βιβλιοθήκη Ggdv dt
CD A 21.15
Va2
}Va
dt
其中，滚动阻力部分消耗:
r
b. 摩擦力
a) 胎面与路面的摩擦 b) 轮胎变形使外胎与内胎，内胎与 垫之间 c) 汽车振动时，钢板间及各活动悬架之间 2）路面阻力 a .柔软路面 b. 积水路面 3) 轮胎侧偏阻力 当Va=40km/h时 变形阻力：90～95% 摩擦阻力：2～10%
影响滚动阻力的因素：
1）车重：转动↑ 轮胎变形↑ f↑ 2）路面：路面塑性变形大 f↑ 3）轮胎结构：子干胎比普通胎 f↓ 刚度好变形小 4）轮胎气压：气压↓ 变形↑ f↑ 但坏路f↓ 5）车速： 当Va＜50km/h f≈c
1 2 0.03 ~ 0.05
二、汽车行驶方程式
根据上述分析， 可得出汽车行驶方程式
Ft Ff F Fi Fj
或
M s ik i0 T
rd
Gf
CD A 21.15
Va2
Gi
m
dv dt
1. 式中表明了各物理量之间的数量关系，可方便地进行动力分析。
§2-1 汽车行驶需要的功率和能量
汽车行驶时所需要的功率取决于行驶阻力：
当 P驱 P(F Va )
匀速
P驱 P(F Va )
加速
一、汽车的行驶阻力
1．车辆阻力 2．空气阻力
1．车轮阻力 组成：1）滚动阻力 2）路面阻力 3）轮胎侧偏阻力
1）滚动阻力 a. 变形阻力 b. 摩擦力
3．上坡（度）阻力
t
WR
Gf
0
Va dt
风阻部分消耗： 加速阻力部分消耗：
Ww
t 0
CD A 21.15
Va3
dt
W j
t 0
G g
dv dt
Va dt
以上就是循环行驶中功率和能量的关系。
§2-2 汽车的驱动系统
一、汽车动力装置的评价与选择
1．使用性能：特性曲线、操纵性、起动性 2．经济性：燃料消耗、泵位功率的成本 3．对环境的影响：排气、噪声、振动
货 车 3～7
0.8～1.0
大 客 车 4～7
0.6～0.7
3）影响空气阻力因素
（1）车速： 与 V2成正比关系，而功率则与V3成正比关系
（2）A： 车型，H↓为好
（3）表面： 突出物及光洁程度
（4） CD： 车身形状（流线型好）
3．坡度阻力：汽车重力沿坡道的分力。
Fi G sin
式中： ——坡道角度
CD
A
2
2
式中 CD为无因次的空气阻力系数。
在一般动力计算中，认为空气阻力作用在风帆中心，
FW
CD AV 2 21 .15
N
式中：CD——空气阻力系数，实验得出； A——迎面面积，汽车在行驶方向的投影，m2 ；
V——相对速度，km/h。
例：
A
CD
典型轿车 1.4～2.6 0.4～0.6