惯性参考系(非惯性参考系的应用选讲3)

惯性参考系
非惯性参考系的应用选讲3——闵鑫
本文适用于研究性学习、竞赛辅导。关于非惯性参考系基础可参考《非惯性参考系的应用选讲1》
摩托车加速翘头现象分析
下面的视频展示了大马力摩托车,车手猛加速度时候出现翘头现象,由于没有控制好而出现的事故
下面我们来分析为什么会出现这种现象。
考虑水平地面上一辆摩托车和骑车人构成的系统,如图所示。取后轮着地点为原点O,x轴过原点水平向右,y轴过原点竖直向上,前轮着地点为A(l,0),系统(假设为刚体)质量为m,质心为C(xc,yc)。已知重力加速度大小为g,假定车轮与地面之间的静摩擦系数足够大,且前轮的滚动摩擦力可忽略。
先研究车速比较慢不考虑空气阻力的情况。
驾驶者通过控制油门调节发动机输出功率和牵引力(牵引力本质是后轮与地面的静摩擦力f)。

文章开头的视频,摩托车发动机功率足够,后轮与地面的摩擦因数足够,驾驶员加油过猛造成牵引力造成“翘头”翻车事故。要避免事故发生又想摩擦力获得更大加速度,应该向前压低重心(减小yc,增大xc),当感觉到将要“翘头”时立刻减小油门,保持将要“翘头”的临界状态。如果不减小油门,翘起后yc变大,再加上空气阻力将加剧车辆翻转造成事故。
 
有的驾驶员能够协调的控制牵引力、重心,可以使得翘起后重力力矩与惯性力力矩保持平衡,使得车辆保持翘头姿势持续加速,动作非常惊艳。(不要轻易尝试)

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接《非惯性参考系的应用选讲2》
牵连加速度分析:

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