轮胎等于多少大气压(轮胎气压等于多少个大气压)

物理学包罗万象,上至浩渺的宇宙,下至微观的粒子,都需要物理学来解释,所以它看似高深莫测,和普通人没啥大关系。其实不然,在我们的生活中,处处都离不开物理学,懂得一些基础的物理学知识,既能给你的生活带来便利,解决一些生活中遇到的实际的难题,同时也能给你带来莫大的乐趣。

如今国人的生活质量提高了,工作生活都离不开汽车。虽然你天天开车,也经常会遇到轮胎变瘪的情况,但是你知道怎么计算轮胎的胎压吗?从物理学的角度来说,轮胎变瘪是因为轮胎需要变形,只有轮胎变形了它内部的空气压力才能支撑汽车的重量。下面来举一个例子,看看要得到合适的胎压需要怎样计算,计算原理是什么。

胎压太大了也不好,太小了也不好,这个你应该清楚。合适的胎压和汽车的重量、轮胎的宽度以及轮胎接触地面的面积有关。假设你的汽车空载重1500千克,即1.5吨,如果轮胎宽度为20厘米,你希望轮胎和路面接触的长度为5厘米,那么轮胎与地面的接触面积就是20×5=100平方厘米。为了叙述简洁,这里将你希望的合适的轮胎压力用符号“P”来代表。

我们知道,轮胎的空气对地面产生了向下作用力,它等于压力乘以轮胎与地面接触的面积,即P×100平方厘米,又因为有4只轮胎,所以这个结果应为P×400平方厘米,这就是轮胎中的空气施加在地面上的全部作用力。当然,严谨的说法应该是施加在与地面接触的橡胶上的力,但这不重要,可以忽略。

牛顿第三定律告诉我们,当两个物体互相作用时,彼此施加于对方的力,其大小相等、方向相反。在这种情况下,地面会向轮胎反向施加一个同等的力,即P×400平方厘米,汽车被地面往上顶,同时被万有引力往下拉,两种作用力就处于一种平衡的状态。因此,我们可以认为地面向上顶的力量(P×400平方厘米)和向下的万有引力相等。这种作用力也正是汽车的重量,那么,根据牛顿第二定律F=ma,其中m=1500千克,m是地球表面重力加速度9.8m/s^2,则F=1500千克×9.8m/s^2=14700牛顿。

这两种作用力相等也就意味着P×400平方厘米=14700牛顿,则P=36.75牛顿/平方厘米。我们可以将压力转换为更熟悉的压强单位“巴”,1巴就是一个标准大气压,等于101000牛顿/平方米,单位不同,换算一下就相当于10.1牛顿/平方厘米。那么就可以得到36.75/10.1,约等于3.6巴。到这里计算就结束了,你看懂了吗?如果我们再拓展一下,就可以推算出,如果轮胎压力下降一半,即1.8巴,那么轮胎与地面的接触面积就会增加一倍,轮胎看上去瘪得更厉害。