上坡速度应该大还是小呢?额定功率一定时,牵引力越大；但速度越大,动能不是越大吗?到底应该怎样呢?

Question

上坡速度应该大还是小呢?额定功率一定时,牵引力越大；但速度越大,动能不是越大吗?到底应该怎样呢?

Answer 1

楼主想问的可能是汽车爬坡时应该选用高速档还是低速档吧?
首先要弄清楚一点,汽车由于燃油速率和能量利用效率的局限,输出功率是有限制的（不能超过某个值）.而正是这个输出功率在时间轴上累积,导致车辆能够克服外力做功,或是速度增加获得动能,或是克服摩擦力做功,或是爬坡获得重力势能等等.做功的力我们称之为汽车的牵引力,正如前面所说,这个力做功能力是有限的,功率不能超过某个值.这就意味着,如果汽车想要获得动能、势能等能量的增大,所依赖的这个牵引力是受到制约的,如果发动机的转速快,这个牵引力就会小（功率=速度*力）.在爬坡时,重力的作用会使汽车在不受牵引力的条件下向坡下滑,因此需要较大的牵引力才能保证汽车一直爬坡,而获得较大的牵引力要求转速不能快!因此爬坡时应该选用低档.
关于动能的问题,则是指的另外一个方面：通常,机械能可以相互转化,如果不考虑重力以外的力做功,爬坡过程中物体的动能会转化成重力势能,那么爬坡之前动能越大,爬坡所能上升的高度就越高.但需要注意的是,这里讨论的是没有重力以外的外力做功,或者至少其余外力做功可以忽略不计,这样的话爬坡前速度一定是越大越好.由于这里外力做功必须忽略,这种模型更适用于自行车爬坡,人不给自行车助力（不蹬脚蹬）的情况.而对于汽车的情况则不应这样考虑,因为汽车爬坡过程更准确的模型应该是汽油的化学能以牵引力做功的方式转化为汽车的动能和重力势能.