物理學知識在駕駛中的實際應用—牛頓力學三定律

1、車輛駕駛的基本物理學相關知識

艾薩克.牛頓爵士

艾薩克.牛頓爵士可以說是人類自然科學歷史上最著名人物，沒有之一！他一生都與傳奇和神秘伴隨，1643年1月4日出生在英格蘭林肯郡沃爾索普的一個農民家庭，是早產兒，出生時僅有3磅重（不到3斤）很多人認為他活不下來，誰也沒有料到這個看起來微不足道的小東西會成為了一位震古爍今的科學巨人，牛頓既不是富二代，小時候天資也不聰明，一個中規中矩平常無奇的孩子，甚至迫於生計，還輟學回家務農過一段時期，一生中也沒有遇到任何一位貴人的提攜而終成偉人。他也是謎一樣的人物，不僅僅是自然科學家，他那85年的一生中除了在自然科學方面前無古人後無來者的貢獻，在社會哲學和社會科學領域中，同樣讓人不能小覷。晚年牛頓完全投入到神學，成為虔誠的上帝信徒，埋頭於寫以神學為題材的著作。

對於牛頓，最讓人津津樂道的是那在棵蘋果樹和改變科學進程那顆向上帝砸向他的蘋果。在自然科學領域，特別是基礎學科方面，數學上的微積分，是他對人類最輝煌的貢獻，而微積分是研究任何領域和科學最基礎的工具，沒有微積分沒有這個世界上一切的文明。

而牛頓力學三定律則是討論駕駛力學基礎和根本。如果想從理論上對駕駛進行深入了解，你只需要掌握牛頓三定律和能量守恆定律就足夠了。

牛頓第一定律

數千年前，古希臘哲學家亞里士多德就認真研究過力的問題，他曾說：力推物動，力撤物停。也就是說物體運動需要力的維持。而伽利略根據生活中很多場景中發現，有很多時候物體的運動並不完全需要力來維持。

矛盾了，哪個才是正確，更善於動手做實驗的伽利略，給出了著名的斜面實驗。最後得到一個結論：如果物體不受力，他將以一定的速度永遠運動下去。

實驗解釋：如果運動物體在運動方向上沒有受到力的作用時，不僅物體的運動速度大小和運動的方向都沒有改變，物體將會作勻速直線運動。

1687年牛頓的第一定律是這麼說的：一切物體總是保證靜止狀態或者勻速直線運動狀態，直到有外力迫使他改變這種狀態為止。物體具有保持原來運動狀態（靜止）的性質，被稱為慣性。

牛頓第一力學定律就是慣性定律。

質量是慣性的唯一度量，也就是質量越大慣性越大，反之亦然。

牛頓力學第一定律在節油駕駛中的應用

定性的看，慣性定律可以這麼理解：慣性越大，保持原來狀態的本領也越大，運動狀態越難改變。車輛從靜止起動，一定是有外力改變了他的初始狀態，這個力就是燃燒柴油做功的力，也就是說車輛在行駛中一定要消耗柴油去實現，而車輛越重改變他運動狀態需要的力（柴油）越多。

定量的看，如果物體能維持靜止或者勻速運行狀態，此時不需要任何力維持。

在這裡節油駕駛的最基本原則已經有了：

1、要想用最省的油耗實現駕駛，一定要維持車輛勻速運動狀態，任何改變慣性都是依靠燃燒柴油實現的。改變速度意味著多燒油，而實現車輛勻速的唯一可能性就是巡航定速。這裡再次強調，巡航是能實現最大化的節油，現實中卡友們自己設計的巡航與非巡航的對比試驗中在實驗設計上有明顯紕漏，所以結果直接導致了卡友對巡航功能的偏見。牛頓定律是宇宙的自然法則，任何自然和工程現象都遵守。其實，用邏輯學的觀點你反問：如果巡航不省油，為什麼廠家要死乞白賴的非要給你這個花錢的裝備呢？

2、車輛質量越重，你改變其狀態（速度）消耗的力（油耗）就多，而相對車速靜止的速度差越大就會越費油。為此在平路上車速越快同樣越費油。而速度改變次數越多累計的消耗能量就要多。所以老師傅說儘可能避免不必要的提速和起步的背後就是牛頓第一定律。其中車輛從靜止起步消耗的能量是最多。要想實現儘可能少的停車起步唯一的解決之道就是駕駛員的預見性駕駛。

大家看看是不是平時我們的節油小竅門背後隱藏的牛頓的影子呢。

對於車貨總重13噸的車，車速從加速到70公里/小時時，需要消耗0.3升柴油，而對於40噸的車貨總重，到同樣的速度就需要0.7升柴油，對於13噸的車輛速度從60加速到70km/H,需要耗油0.08升，而對於40噸的車做同樣的事情需要耗油0.18升。

大家可能說，這就是大名鼎鼎的牛頓想出來的呀，我師傅早就告訴我了，其實這個慣性定律可以說是最基本的對物體運動狀態和力關係的定性研究，只有這個清楚了後面才有可能繼續深入，稍後我們給大家介紹能精確的計算油耗並展示其關係的牛二和牛三定律，可都是帶公式的（微分公式），你才能領會他為什麼姓牛！

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