1分钟物理(第二辑)
上QQ阅读APP看书,第一时间看更新

37 两辆车拔河(车头相反),到底是车重还是马力决定谁拉动谁?

先公布答案,车重和马力都不能单独决定谁拉动谁。先看下图,可以将两辆车拔河的场景抽象成图中的模型。

谁能胜出的决定性因素是地面给谁的摩擦力大。这个摩擦力决定于车和地面之间的最大静摩擦力(由车重和轮胎以及地面的性质决定)以及车能给地面的最大横向作用力(取决于车的扭矩,一般来说,马力大的车扭矩也小不了)。那么两者在拔河过程中分别起到什么样的作用呢?最大静摩擦力限制了地面施加给车的横向作用力的最大值,而扭矩决定了汽车可以将最大静摩擦力的潜力发挥出来多少。

听起来非常拗口吧?下面用两个极限情况下的例子来讲解。

1. 两辆车,一辆车的扭矩很大,停在绝对光滑的地面上;另一辆车的扭矩很小,停在粗糙的地面上。很显然,地面不会给第一辆车任何横向作用力,所以第二辆车轻松胜出。因此,扭矩大也有可能会输。

2. 一辆车和一座山拔河。山的扭矩是零,车的扭矩不为零。可想而知,车永远拉不动山,但反过来看,虽然山永远不会输,但是也永远不能将车拉动。因此,最大静摩擦力大不见得能赢,但一定不会输。

综上,在简化模型中,最大静摩擦力和扭矩的其中一个因素并不能决定谁会赢,只有最大静摩擦力大、扭矩又大的一方才一定会赢。其他情况还要具体分析才行,不再赘述。在实际情况中,我们还要考虑力的作用点和作用方向等因素,问题会变得更加复杂。