【施物认领】关于特斯拉的刹车事情你应该知道的物理常识

  调查取证是专业组织要做的事，施教师今日仅仅想趁这个时机，给同学们科普一下轿车刹车体系的一些物理原理。

  在介绍物理常识之前，咱们先来了解一下常见的刹车的分类。一般轿车有鼓式刹车和盘式刹车两种。

  能够看到，盘式刹车的特征便是有一片刹车盘与一个卡钳，而鼓式刹车则是把一切刹车结构都塞进一个刹车鼓里。不论是哪种刹车，都是运用冲突力来减慢车轮的翻滚，仅仅内部结构有所不同。

  鼓式刹车里边有两个半圆型的刹车片，当驾驶者踩下刹车踏板的时分，就会运用“杠杆原理”推进刹车片使刹车片与轮鼓内面触摸而产生冲突。

  这种刹车有许多长处。下图便是鼓式刹车拆开后的姿态，能够看到内部零件的加工与组成较为简略，制作本钱较为低价。

  还有便是鼓式刹车设备的刹车鼓的直径能够比盘式刹车的刹车盘还要小上许多，因而十分合适轮圈空间有限的迷你型车或载重用的大型车辆运用。

  不过因为它的结构内藏，散热性较差，刹车鼓会因为热胀冷缩而增大体积，然后导致踩下刹车的行程变长，刹车反响较慢，刹车的践踏力道较不易控制。一同温度高也简略引起热衰竭，下降刹车力度，运用时要尽量防止接连重复刹车。

  在车辆跋涉的过程中，刹车盘是和车轮一同滚动的，当驾驶者踩下刹车踏板的时分，卡钳里的刹车片会夹住刹车盘，运用冲突力让车辆减速。

  盘式刹车的长处许多，所以现在广泛运用在民用小型车乃至专业赛车上。首要，盘式刹车散热性佳，在接连践踏刹车时比较不会构成刹车阑珊而使刹车失灵的现象。并且刹车盘在受热之后尺度的改动并不使踩刹车踏板的行程添加，刹车体系的反响快速，可做高频率的刹车动作。一同因刹车盘露出在外，排水性较好，能够下降因为水或泥沙构成刹车不良的景象。

  可是它的缺陷也很显着，因为刹车片与刹车盘之间的冲突面积较小，使刹车供给的冲突力也比较小，所以假如动力大的轿车需求较大的制动力，就必须运用直径较大的刹车盘，或是进步刹车体系的油压。

  不论是什么刹车，都是在踩下刹车踏板的时分，经过某些结构，将压力传递到刹车处。这儿所说的结构并不是自行车那样的刹车线，而是经过制动液。换言之，是运用液体而非固体传递压力。为什么会这样舍简取繁呢？这一切的一切都依赖于一条物理学规律——帕斯卡规律。

  帕斯卡规律由法国物理学家布莱斯·帕斯卡于1653年提出。它说的是，因为液体的流动性，关闭容器中的停止流体的某一部分产生的压强改变，将巨细不变地向各个方向传递。简略点说，固体传递的是压力，而液体传递的是压强。

  如图所示，容器内的液体体积不变，在容器的两个开口处设备两个面积不同的活塞。假定咱们在右侧活塞上施加一个巨细为F1的向下的压力，依据压强的计算公式P=F/S可得，右活塞处液体取得巨细为F1/S1的压强。依据帕斯卡规律，该压强增值会向液体的各个方向分散，此刻S2处天然也会取得F1/S1巨细的压强，再由压强计算公式能够算出左活塞取得的压力F2=F1S2/S1，因为S2＞S1，所以S2处的压力F2就会大于施加在S1处的力F1，达到“小力换大力”的作用，并且两头活塞面积的倍数差越大，相同情况下取得的F2就越大。

  怎么样，帕斯卡规律是不是简略而不失美妙？事实上，装载在轿车上的刹车体系便是帕斯卡规律的一个运用。

  轿车的刹车体系首要由刹车总泵、制动液路、刹车盘和刹车卡钳组成，刹车卡钳中又包含了刹车片与活塞。

  当驾驶员踩下刹车踏板时，刹车总泵内的小活塞会被推进，这时刹车总泵、制动液路和刹车活塞就构成了一个像上图中的简易液压机。因为油路内的制动液体积固定无法被紧缩，刹车总泵内小活塞处的压强增量会被原封不动地转移到刹车卡钳内的大活塞处，大活塞便会推进刹车片与刹车盘触摸，靠冲突力强制使车辆减速。这个设备的奇妙之处在于，它将驾驶员脚下较小的压力转化成了巨大的压力，然后供给刹车卡钳处足以停下整辆车的冲突力。

  刚刚在说刹车分类的时分，重复说到一个散热的问题。咱们在初二第二学期学过，当有外力对物体做功时，机械能会转化成物体的内能，提高物体的温度。

  当刹车盘温度升高的时分，不但会热胀冷缩，还会减小刹车的冲突力，导致刹车作用显着削弱，这便是咱们要说到的下一个概念——热衰减。

  热衰减便是指机械设备在高温条件下工作效率下降的现象。它是咱们所熟知的“刹车失灵”的首要触发要素之一。从微观视点解说，温度越高，刹车盘与刹车片中的分子运动越剧烈，分子之间的磕碰会因为它们不规则的运动而抵消掉一部分，导致二者的冲突系数下降，冲突力也随之减小。另一种说法是当刹车体系的温度升高到必定程度时，制动液路内的制动液会蒸腾构成气泡。制动液体积一旦削减，意味着刹车踏板处的压力不能彻底转移至卡钳活塞处，这就会导致刹车力道锐减，反映到司机这儿便是咱们俗称的“刹车失灵”。

  总归，温度过高都是首要诱因之一。一直以来，轿车制作商都在竭尽全力地躲避这潜在的危机。为了下降刹车盘的温度，厂商没有把刹车碟做成实心的一片，而是规划成通风盘的款式，两片金属盘傍边是空心的。

  乃至还有在刹车盘上打出通风孔，创造出“打孔通风盘”，并运用过耐热性更强的“碳陶刹车盘”（碳纤维增强碳化硅基复合材料，首要成分Si、SiC、C）。

  在想方设法给刹车碟降温的一同，厂商们还在制动液上做文章。制动液的沸点一般来说在170℃左右，但因为制动液自身具有亲水性，遭到温度的影响，制动液会吸收空气中的水分，导致制动液的沸点下降，影响车辆的制动功能，严峻的更会导致刹车失灵。所以平常运用车辆时，应留意制动液的运用周期，若制动液运用周期已满，则需及时替换。

  当然，刹车的作用，还与其时的地上湿滑程度、轮胎的质地和斑纹等要素有关，这便是另一个故事了。