告诉你-车辆转弯为什么要减速

娜迦海妖

大家都知道

车辆转弯或弯道行驶时要减速慢行

为什么？

怕“甩”出去，怕翻车！

为什么会“甩”出去，会翻车呢？

上面视频显示的字幕

“悲剧的原因

速度快、转弯急

车身重、惯性强”

是不是正确？

我们通过力学的分析和计算

告诉你答案

先作一些参数的假设：
汽车：总重量G，重心高度h，轮距b，速度v；
弯道半径R；汽车与路面摩擦系数f。
注：
（1）摩擦系数f：正常干燥沥青路面约为0.6，雨天路面约为0.4。
（2）转弯半径R：住宅区大于6米，工业区大于9米，不同主次干道的城市道路10-30米。
（3）下面的分析，为便于理解，部分叙述不完全符合“力学”的概念。

首先画出汽车简化以后的受力图（不包括前后方向的受力）：
FN为地面支撑力，Fs为地面摩擦力，FI为离心力（即力学中的附加惯性力）。

1. 保证汽车不侧滑

即汽车不被“甩”出去。
则FI 不能大于Fs
而

利用 求得最高车速

见，汽车是否会打滑“甩”出路面，与汽车重量无关，而与路面粗糙度和转弯半径有关。
并且路面越粗糙、转弯半径越大，则车速越大。
和大家平时的认知是不是一致？
下面给出利用上面公式算出的一组保证车辆不侧滑的一组数据，指导你如何控制车速。

2. 保证汽车不翻倒

大家知道，汽车翻倒的时候内轮胎不受力，全部重量均由外轮胎承受，因此这个时候除了汽车翻倒以外，如果载重量过大，还会压爆外轮胎。

我们下面只分析不翻倒的情况，不讨论轮胎是否压爆。
翻倒的时候相当于汽车绕外轮胎翻转，这种翻倒的原因是各种力产生的“力矩”。
要保证不翻倒，则向外的力矩不能大于向内的力矩，向内的力矩由汽车重量引起，向外的力矩由离心惯性力引起。
则有

即

求得汽车不翻倒的最高车速

可见，汽车是否翻倒也与汽车重量无关，与路面粗糙度也无关。
转弯半径越大、轮距越大、重心越低，则车速越大。
这和大家平时的认知是不是也是一致的？
也许有人感觉，大货车容易翻倒，是不是由于载重量大引起的？不是的，原因是货物重心太高，而不是太重！

这样就回答了前面的翻车视频中字幕是否正确的问题。
“悲剧的原因”是“速度快、转弯急、惯性强”是正确的，而“车身重”是错误的，与重量没有关系！是不是有点不可思议？

下面给出利用上面公式算出的一组汽车不翻倒时最高车速的一组数据，指导你如何控制车速。
（1）轮距为1.8米

（2）轮距为2.0米

通过上面的分析和计算

你有什么感受？

力学是不是很神奇

生活中处处是力学

好好学力学吧

参考文献与资料
[1] 苗同臣：《力学与工程概论》课程，2015-2020
[2] 哈尔滨工业大学理论力学教研室. 理论力学I（8版）.北京：高等教育出版社，2016
[3] 武际可. 力学史. 重庆：重庆出版社，2000
[4] 力学类微信公众号
[5] 其它网络资源