力学无处不在，的事物都是受力的载体和施力的本身。物理的考试中经常出现的一类问题就是刹车的问题，这一类的问题我们在做题的时候需要省去或者忽略不计一些影响因素，本次我们就来探讨一下刹车距离和车重本身的关系，这两者之间的关系有着很必然的联系，但是到底是呈现怎样的关系呢?下面我们就通过受力的分析来简单的了解和学习下。

　　从力学上来讲，刹车距离与初始速度、摩擦力、空气阻力等因素直接有关，这些直接因素中，确实不包含整车自重。计算分析过程表明：理想状态下，刹车距离与整车自重确实毫无关系。实际情况下，刹车刹不住，车速太快是主因，车重是次因。下面，秦学老师就为大家严格推导一下整个过程。

　　1、问题分析

　　如下图所示，小车从右向左行驶，在某时刻t=0s突然开始制动刹车，此时速度为v，整车质量m，经过t时间之后，小车完全静止。从开始制动到完全静止的过程中，始终保持制动状态，该过程行驶的距离为S。

　　根据牛顿第律，我们知道物体如果不受外力，那么它将一直运动下去。小车在刹车的过程中，是有地面摩擦力的作用的，所以小车运动一段时间后就会停下来。牛顿第律还告诉我们，物体质量越大，其惯性也就越大，越不容易改变运动状态。所以，小车质量越大，就越不容易刹车。

　　2、受力分析

　　小车制动过程中，受力如下图所示。有自身重力G=mg，地面支撑力F1和F2，地面摩擦力Ff1和Ff2，还有前方的空气阻力。

　　空气阻力的表达式可以用下式计算，对于一个给定的小车，其外形、尺寸都已经固定，因此阻力仅仅与车速v有关，其它参数都是常数。阻力表达式中，阻力是与速度平方成正比的，车速越大，阻力也就越大。相反，减速情况下，车速始终在减小，阻力则会更加变小。因此，低速情况下，阻力可以忽略。所以，本问题中，阻力不计。

　　3、计算分析——理想状态

　　阻力不计的前提下，本题就简化了很多。重力G=mg，在整个过程中是不会发生变化的。支撑力F1和F2，与重力有关，平稳行驶的话，支撑力大小也不会发生变化。摩擦力Ff1和Ff2，与摩擦系数和支撑力有关，也不会有变化。在竖直方向上，力是平衡的，我们关心的是水平方向。

　　前面我们运用了牛顿第律，得到距离与质量有关。但是第律只是定性分析。牛顿第二定律才是真正解决问题的关键，如上图。水平方向上只有摩擦力，由此可以算出减速过程的加速度。在整个过程中，摩擦力保持不变，因此是匀减速过程，那么较终的刹车位移如下。

　　我们来看一下这个加速度，理想状态下，是匀减速过程，其值可用牛二定律计算。如下图，我们发现，理想状态下，这个加速度是个与摩擦系数有关的定值，而与整车质量无关。这就表明，刹车路程确实是与整车质量没有关系。

　　4、实际情况定性分析

　　从上面的定性分析和理想状态的定量分析，我们会发现这两者似乎存在着矛盾。原因就在于上面的定量分析是理想状态。实际路面不是一个平面，其表面凹凸不平，在分析的时候，加载的是载荷谱，就是载荷随时间的变化。

　　车子在路面上刹车时，由于载荷谱的存在，上下、前后、左右都会有幅度的振动。这个振动就与质量密切相关了，质量越重越不容易振起来。三个方向的振动都会对摩擦力产生影响，由此造成摩擦力与质量相关。这就是实际情况下，大质量车难以刹车的次要原因。

　　5、总结

　　理想状态下，刹车距离确实与车的质量没有关系，而只与车速有关。但是实际情况由于地面的不平整，会有三个方向的振动(与质量有关)，由此造成摩擦力与质量相关。所以，刹车距离与车速和质量都有关，其中车速是主因，质量是次因。

　　对于小车来讲，刹车片的作用力并不是内力，而是外力。所以这个刹车力影响大，是第一影响因素。考虑到刹车片的作用力后，加速度如下。为何这个刹车片的作用力是外力，原因在于刹车片的力是靠人力施加的，有来自于人体的额外的能量来源。就像发动机提供驱动力一样，也是外力。

　　刹车力一样的情况下，质量大的小车加速度小，因此位移就变得更大。