第三百二十三章 汽车的最快速度与空气有关？

沈笑夫接着给小弟子舒焕上课。

沈笑夫说：

“大家在开车时，对车速无疑是极为关注的。

因为现在有太多的限速路段了，稍不小心就会吃到罚单。

同时大家在心底都有那么一个小疑问，如果不限速，我的汽车究竟能跑多快？

看速度表上标注的最大数值是240、280甚至330，是不是汽车就真的能跑那么快？

为什么有的车极速非常高，比如f1赛车；而有些车极速却很低，比如大货车。

汽车的速度究竟是由什么决定的？

今天我们就来探讨其中的奥秘。”

舒焕觉得兴致盎然，问道：“沈哥，什么是速度啊？”

沈笑夫答：

“在物理上，速度的定义是：物体在单位时间内通过的距离的大小，叫做速度。

当然，这个说法是不严谨的，因为速度不仅仅有大小，还有方向，它是一个矢量。

上面这个定义应该叫做速率。

对于汽车来说，我们更关心的是汽车的瞬时速度，就是汽车速度表上显示的数值，它对我们来说是最有意义的。

你知道汽车的最快速度是由什么决定的吗？”

舒焕答道：

“是发动机的马力吗？

我觉得，发动机的最大功率是决定汽车最高速度的决定性因素。

人们常说的‘加速快慢看扭矩，最高速度看功率’就是这个意思吧？

如果发动机功率很小，而汽车很重，就会出现小马拉大车的情况，汽车的极速肯定不会高。

只有当发动机输出最大功率时，并且汽车以恒定速度行驶时，汽车速度就是最高车速。

对不对？”

沈笑夫笑着说：“不能说错，但也不全对。”

舒焕急了：“沈哥，别卖关子啦，快告诉我！”

沈笑夫笑着说：“决定汽车最高速度的决定性因素是空气，空气的阻力!”

舒焕将信将疑：“噢？！”

沈笑夫说：

“无论汽车搭载的发动机有多大马力，都没法在不受空气阻力影响的情况下加速。

空气阻力是速度的平方。

所以，加到最高速虽然需要发动机的马力，但以速度的平方增大的空气阻力也起到了支配作用。”

舒焕：“沈哥，你能不能说得通俗易懂些？呵呵！”

沈笑夫慢条斯理道：

“别着急啊。

比如说，速度变为原来的2倍时，空气阻力就会增加到原来的4倍。时速100km时，空气阻力就是时速50km时的4倍。

据测试，当汽车速度超过120公里/小时的时候，空气阻力大约占汽车行驶总阻力的80%；

当车速超过180公里/小时的时候，汽车受到的阻力几乎全部是空气阻力，其它阻力与它相比可以忽略不计了。

当汽车以最高速度行驶时，也就是驱动力与汽车受到的以空气阻力为主的行驶总阻力达到平衡的时刻。

如果最大功率一定，那么空气阻力越小，汽车的最高速度越高。”

舒焕惊讶道：“差别那么大啊……”

沈笑夫接着说：

“关于这一问题，如果仍不能理解的话，最简单的办法是去游乐场看一看用塑料球堆积的‘泳池’。

在池子中低速前行10秒钟会推开多少球？这一速度下阻力是不是不大？

确定这一参数后再加速跑10秒，这一速度下阻力必然更大，因为推开的球更多，当然人也会更累。

这与车辆和空气的阻力关系实际是一个概念，供参考。”

舒焕眨巴着眼睛，恍惚来到了游乐场，然后说：“嗯！是这个理！”

沈笑夫：“所以我看了报道，最近即将推出的高铁列车的车头才会做成鸭嘴形，这样就能减小空气阻力，尽力提升最快速度了。”

舒焕点头道：“怪不得汽车也会设计成跑车那样尖尖的形状呢，原来是考虑到空气阻力啊。”

沈笑夫说：

“是啊。所以我才说汽车的最快速度是由空气阻力决定的嘛。

汽车的形状、车体的大小，以及车体表面的凹凸都会影响空气阻力。

在卡车驾驶座的头顶部加上挡风板（整流板），也是为了减小四边形的卡车的空气阻力。

如果开到没有空气的宇宙，就能无限提高最快速度。

要是开得起劲，说不定就能开到宇宙的尽头。”

舒焕问：“那汽车实际上能跑多快呢？”

沈笑夫说：

“德国有一条不限制速度的高速公路，在那里，时速300km不再只是梦想。

据说日产gt-r在时速300km时，车里的人仍然可以不提心吊胆地随意聊天。

在勒芒24小时汽车大赛上，法国的一辆赛车曾达到时速400km。”

舒焕感叹：

“我国大多数的高速公路限速100km，无论最快速度有多快也没有用武之地。

不过最快速度是由空气阻力决定的这一点，我确实不知道。

是个盲点，有点意思！”

沈笑夫说：“不过，影响汽车素的还有一个重要因素，那就是汽车传动系的总传动比。”

舒焕疑惑地问道：“是吗？这是啥呀？”

沈笑夫答道：

“汽车传动系的传动比，限制了发动机转速与车轮转速之间的比值，自然也限制了车轮的最大转速极限，从而限制了汽车的最高速度。

比如一辆拖拉机，它的传动系统传动比很大，因此发动机的转速传递到车轮上，车轮的转速并不高。

所以即使它的动力很强大，它的最高速度也不会太高。

但是轮上的扭矩会很大，所以它能够克服各种复杂的路况和拉动很重的物体。

而轿车的传动系统传动比一般都比较小，车轮的转速也很高，因此可以达到很高的速度。

这也就是为什么大货车的功率很高但车速并不高的原因所在。

是不是觉得有点难懂？”

舒焕抿嘴点头：“那确实！”

沈笑夫说：

“不好懂就算了，以后你会弄懂的。

总的来说，汽车的最高速度是衡量汽车动力性的指标之一，它最终是由发动机的功率、风速和汽车传动系的总传动比等等因素决定的。

其中影响最大的是风速。

只有汽车的动力与阻力向平衡时，汽车才能达到最高速度。

如果一辆车的动力足够强大，它是可以达到理论上的最高速度的。

但是在实际中，发动机的动力是不可能无限增大的，传动系的传动比也有一定的范围。

所以汽车的最高速度是汽车厂家根据多种因素调校出来的结果，很多时候对我们只有参考意义。

毕竟我国的高速公路限速120，你的车即使极速高达240，你也得乖乖的在这个速度下行驶不是！”

舒焕朗声道：“那确实！”