赛车极速理论

l型发动机

第一章：直线运动  
汽车的发动机是利用汽油在气缸中混合气体爆炸燃烧推动活塞做功的。（详细原理见高中物理的热机部分，目前不进入深入讲解，到赛车极速理论需要的时候再加以说明），活塞是往复运动，这个往复运动的机械能通过曲柄连杆机构转换成旋转的旋转动能。我们目前不需要进入深入的理解，只要知道发动机最终输出能量的形式是扭矩*转速就可以了。   
但是，这个动能不足能直接输出到车轮上，那样转速太快而扭矩太小了。所以汽车使用两级变速，一级是变速箱，一级是最终变速比，最终变速比是与档位无关的，固定的比率，通过两级变速，使扭矩放大，转速减小。     
举例：   
一档变速比3，最终变速比4， 发动机转速3000转，输出扭矩20kgm，在这个情况下，真正输出到轮胎的能量如何呢？     
扭矩： 20kgm*3*4=240kgm   
但是要注意的是，这个扭矩不是公制单位，公制单位的扭矩应当是Nm，也就是kgm乘以一个重力加速度G。即9.8米每秒平方。为了简便计算我取为10。  
扭矩是通过轮胎向地面传送驱动力的，我们举例一个185/ 60R14尺寸的轮胎，半径约为41公分（简化为40公分），那么车子传送到地面的传动力就是   
240kgm*G/0.4m=6000牛顿，那么假设车子有1200kg，那么这个时候车子的加速度为   
6000N/1200kg=5m/(s^2) ，即5米秒平方。  
这个时候的速度是多少呢？   
发动机转速3000转，轮胎转速为
3000rpm/3/4=250rpm   
车轮圆周为0.40*pi=1.256米   
车子的行进速度是1.256m* 250rpm=314m/min，也就是18.84km/h。这个时候输出的功率其实是P=F*v=6000N*5.2m/s=31.2kw=T*w=240kgm*G*250rpm/60*pi=31.4kw（换算微小误差）  
以上均不考虑机械损耗。   
如果汽车扭矩与转速无关，也就是恒定的话，加速度是恒定的，那么速度就是加速度a的定积分，通过的距离就是速度的积分，也就是对加速度的二重积分。   
但是汽车的情况较复杂，扭矩和转速有关，这样一来，扭矩决定加速度，加速度与速度相关，速度相关于发动机转速，发动机转速又与速度有关。我们如果要定量分析车子的运动状态的话，就要用到高等数学的低阶导数方程求特解。这太复杂了，我们不做介绍。  
从以上我们可以得到两个有助与我们认识汽车的知识，第一，汽车尽量要轻一些，因为质量越小，加速度越大。中国出产国红旗CA-770元老车，马力有220左右，可却重达2.7吨，如果与现在100马力的家用轿车比恐怕也会输得很难看。   
第二个，我们知道了，扭矩输出曲线和功率输出曲线的重要性，（由于功率是扭矩*转速，所以功率曲线可以由转矩曲线决定）。扭矩输出曲线平滑，平均值较高而低峰值的车子打败高峰值低平均值的车子是很正常的。   
小贴士：马力之争   
马力是个多意词，既可以是功率的另一种说法，也可以是功率的单位，但马力这个单位却因为不同的度量衡体制而有差异。     "mH qy
英制与公制的不同，对「马力」的定义基本上就不一样。英制的马力(hp)定义为：一匹马于一分钟内将200磅(lb)重的物体拉动165英呎(ft)，相乘之后等于33,000ft-lb/min；而公制的马力(PS)定义则为一匹马于一分钟内将75公斤的物体拉动60公尺，相乘之后等于4500kg-m/min。经过单位换算，(1lb=0.454kg;1ft=30.48cm)竟然发现1hp=4566kg-m/min，与公制的1PS=4500kg-m有些许差异，而如果以功率W(1W=1Nm/sec= 9.8kgm/sec)来换算的话，可得1hp=746W;1PS=735W两项不一样的结果。   
同样是「马力」，英制马 力与公制马力的定义竟然不一样！难道英国马比较「有力」吗？  
所以以后汽车普遍使用kw作为功率单位，没有争议。
马力是个多意词，既可

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楼主讲得很细啊，连“马力”这个词都解释了这么大篇幅！