圆盘装在汽车上的可能性讨论.doc

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1、圆盘装在汽车上的可能性讨论PB05000807董冬本人在做课本上36题时感觉很不爽，想了很长时间没有一点头绪，然后突然开窍，于是想写点什么。首先，题中的描述让我对世界汽车行业刮目相看。如果装个飞轮就可以解决汽车转向时的翻车问题，为啥本人，室友以及很多的人都没在汽车上见过这种东西呢？要么是我们观察的不够深入，明摆着有飞轮却见不到，要么是汽车制造商实在没用，这么个简单设计都加不上去。要么是实际操作起来有意想不到的困难。下面我们来看一下这个问题。36题原文：为避免高速行驶的汽车在转弯时容易发生的翻车现象，可以在车上安装一个高速自旋着的大飞轮。（１）试问：飞轮轴

2、应安装在那个方向上？（２）设汽车的质量为Ｍ，其行驶速度为ｖ,飞轮的质量为M，半径为R的圆盘，汽车（包括飞轮）的质心距地面的高度为h，为使汽车在绕一曲线行驶时，两边车轮的负荷均等，试求飞轮的转速。解答为：（M＋m）g*v2/r*h=WIw=0.5mR2wv/rÞw=2(m+M)ghv/mR2书上对于定点转动部分含糊其辞，把我看的半懂不懂，M＝W×L根本就是由一个例题导出的，也不清楚它的适用范围与各个量的物理意义，老师就说得更加迷糊，没人听得懂。但根据书上陀螺进动的例子，本人想出了一个看似可行的模型——圆盘转动方向与车轮转动反向，装在车中。这样，离心力的力矩

3、向前时，由于陀螺的存在，汽车－陀螺的角动量改变，陀螺转向，而陀螺与车是连在一起的，车也被迫改变方向，即车产生进动。而这样感觉上就对车轮受力无甚影响了。但怎么就没有影响了呢？我们当然可以认为向心力都去支持进动了，但这么怎么也不能让人放心。事实上，我们认为车子上俩个轮子受力不同的原因仅仅是因为认为力矩是平衡的，而这在有了高速飞转的陀螺后变得不再必要。正由于它不是力矩平衡的，所以才会进动嘛．而进动的角速度正与汽车受到的合力矩有关，如果力矩的不平衡量正与汽车转弯进动所需要的相同，汽车两个轮子的受力就自然相等了．但我们忽略了一件事情．车轮在向前滚动时也是有一个不同

4、方向的转动惯量，这样，我们有：（ｍ＋Ｍ）ｇｈｖ２／ｒ＝Ω（ωＩ－ω轮Ｉ轮）（ｍ＋Ｍ）ｇｈｖ＝０．５ωｍＲ２－２ｖｍ轮Ｒ轮这样，ω正比于ｖ，对小汽车而言，ｍ＋Ｍ≈１１００ｋｇ，ｈ≈０．５，ｒ轮≈０．２８，ｍ轮≈４０．代入得：Ｉω＝２２００ｖ假设有这个飞轮，那么：Ｒ＜０．２ｍ，ｍ＜５０ｋｇ，Ｉ＜５０＊０．５＊０．０４＝１！若按车以６０ｋｍ／ｈ速度行驶，则ω＞３５２００ｒａｄ／ｓ！！！即每秒５０００转。果然是高速转动，一个看上去很笨重的轮子转速竟然有这么高。这家伙转速太快，设计起来肯定过于麻烦以至于不可行。也难怪本人从没见过这种东西了。综上所述，这种加飞轮的美

5、好的设想，终究由于转速太高而不可行，（至少现在我认为是这样）更何况此转速还以一巨大的比例系数正比于速度，那刹车的时候此盘怎样从５０００转每秒迅速降到０呢？可行的办法是，配一个转速较低的飞轮，这样虽然达不了书上描述的效果，多少可以降低一些危险吧。