力学在赛车中的应用.pptVIP

他们都是驾驭空气的大师 纪录之王舒马赫 中国的赛车手 韩寒 强大的离心力 F1车手是体魄最强健的运动员之一，因为F1赛车的驾驶方式和车手所必须承受的强大离心力，和驾驶一般车辆有天壤之别，不仅要体能状态优于常人，更要有沉着冷静分析的头脑！ 颈部 　观察F1车手你可以发现他们都有看起来几乎与头部同样宽的粗壮颈部，因为在驾驶F1赛车时戴着安全帽的头部是外露于驾驶舱之外的部分，除了在过弯时必须承受4个G的横向离心力之外，在刹车时往前的减速力道更超过5个G，在那样的高离心力状态之下，头部和头盔的重量会变成原来的5倍，约25公斤，因此需要有特别强壮的颈部来抵抗离心力，并保持头部在一定的位置。 手臂及手腕肌肉 其次他们的手臂及手腕肌肉是极度发达的，以往操作F1的方向盘需要约30公斤的力量，即使今日的F1可使用动力方向盘来减轻车手负担，但是在高速时空气下压力的作用之下，转动方向盘仍是相当费力，过弯时更需要强壮的手臂来把赛车维持在车手想要的行进路线上，在300公里的比赛过程中，强壮的手臂与手腕是必须的。 心肺功能和耐热性 此外在过弯时强大横向离心力，会让体内血液流向单边，但此时车手仍需有冷静的思考才能面对下一个弯道。而起跑时心跳高达每分钟190下，比赛过程中的心跳都在160下，因此赛车手的心肺功能必须异于常人的强壮。 身体的耐热性对F1车手也是重要的，在凉爽的欧洲地区赛站比赛时，驾驶舱内的温度就可高达摄氏50~60度，虽然不断补充水分，但将近2个小时的比赛下来身体脂肪的消耗及脱水总和将超过4公斤，若是一般人在那样大量脱水的情况会造成休克，而F1车手在下车后却还能谈笑自若 空气动力学 说到F1赛车车身，最值得大书特书的便是各种空气动力学组件。由碳纤维打造的车身和底盘固然是一个亮点，但由于空气动力学原理在F1赛车车身和底盘设计上的广泛应用，使F1车队对于空气动力学的研究和相应的组件设计到达了其他任何赛车都无法比拟的水平和规模，这正是F1卓尔不群的原因之一 影响赛车速度的几种阻力  首先，所有的液体和气体都是由可滑动的粒子组成的。当液体或气体通过一个表面时，最靠近表面的粒子层会附着在表面上。而这一层之上的粒子运动会因为物体表面相对静止不动的粒子层而减慢。同样，这一层以上的粒子的运动也会受到影响，导致滑动速度的减慢，只是减少量减小了。离物体表面越远，粒子层受的影响越小，直到它们以自由粒子移动。那一段导致粒子滑行速度减慢的层，称之为临界层。它出现在物体的表面，形成表面摩擦力 力需要改变分子的运动方向，于是形成了第二种力，称之为形状应力。赛车的前鼻（当你正面看到赛车的那一部分）越小，分子改变方向的面积越小，也越容易通过。少量的引擎动力被流动的空气所吸收，绝大多数都转化为在赛道上疾驶的动力。在规定的引擎作用下，赛车就能跑得更快。物体的形状也很重要，它决定了分子移动的难易。 。空气动力学的研究发现，泪珠状形体最易于通过气流。圆头在前，尖端在后  最后一种应力是诱导应力，它是下压力不可避免的产物，表现形式是气流漩涡，这种漩涡可以在下雨天流经赛车尾翼的水汽中看的清清楚楚 既然存在形状应力，为什么F1赛车的外形不做成完全的泪滴形状？这样不是阻力最小么？对，但也不全对。 我们可以考虑：要想赛车跑得更快，就要阻力最小，而又要有足够的下压力使赛车稳定而不漂浮起，怎么处理这两个问题呢？ 实际上F1赛车车身的设计师最先考虑的问题是获得足够的下压力从而使轮胎有足够的抓着力紧贴地面，其次才是阻力 原因有三： 一、赛车经常需要急促地加速、减速，这时候必须保证足够的地面抓着力； 二、赛车在行驶中变换方向的时候很容易受到离心力的作用，这时候单凭车身的重量很难维持赛车轮胎对地面的抓着力，容易造成失控，而抓着力越高，赛车在过弯时的速度就可以提高； 三、F1赛车引擎能够输出足够的马力，让赛车在相当大的阻力下依然能获得高速度 怎样从流动的空气中获得下压力呢？  　答案其实很简单，只要看看飞机的机翼就会明白。在空气动力学中，机翼的作用是在空气流动的时候产生升力，其原理是这样的：当空气流过机翼的时候，一部分从翼板上方流过，一部分则从下方，而最后这两部分空气在翼板后方重新结合起来。飞机的机翼设计让机翼的上表面比下表面更长，从而使机翼上面的空气流速要比机翼下方流速快。 那么在赛车上又如何呢？——只要我们把机翼的形状倒过来，就可产生下压力。看似简单的原理，但是一直到了上世纪七十年代末才有人想到这一点，这个人便是现任麦克拉伦车队首席设计师——艾得安·纽维。他从南安普顿大学毕业时的毕业论文便是以此为题，其时他尚