夏季就是进行公路旅行的季节，但高涨的油价让这变得非常昂贵。不幸的是，我们大多数人都在使用内燃机汽车，因此我们不得不支付（以多种方式——你好，气候变化）。想省点钱？办法很简单：就是慢下来。当然，这意味着到达目的地需要更长的时间。几年前，我为《连线》写过一篇关于找到最佳驾驶速度的文章，假设额外的驾驶时间会让你因为上班打卡晚而损失工资。把这当作假期特别版，在这里时间不是金钱。相反，我将关注物理，展示为什么慢速行驶能耗更少。如果你曾经在高速公路上发现燃料不足，而标志显示下一个加油站在20英里外，你可能会想应该加速更快到达。那将是一个错误的选择，你会明白为什么。速度与时间 让我们从简单的开始。假设你需要从家出发开30英里，沿着高速公路直行。限速是70英里每小时。那么，如果你开得更快或更慢，行程的时间会如何变化？首先，让我们用物理术语来说明。想象一下你的行驶路线上的数轴，原点在你家。你在任何时刻的位置（x）由你离家的距离给出。物理学家称之为“位移”；你可能称之为“行驶距离”。你的速度（v）是位置变化的速率。它看起来是这样的：这表明速度是位置变化（Δx）除以时间变化（Δt）。如果你在2小时内开了100英里，你的平均速度是50英里每小时。现在让我们将此应用于我们的情况。我们有30英里的位移，速度为70英里每小时，这次旅行需要多久？这很简单，我们只需重新排列上述等式：代入我们Δx和v的值，我们得到30/70 = 0.428小时，或25.7分钟。好的，如果你将速度提高到75英里每小时呢？使用相同的公式，旅行时间为24分钟。太棒了，你节省了1.7分钟！因为我喜欢图表，这里有一个图，展示了从55到85英里每小时的速度与节省时间之间的关系：在这里，你可以看到在30英里的旅行中，将速度降低到65英里每小时会让你的旅行时间增加2分钟。来吧，这对你的一天真的有区别吗？速度与油耗 好吧，我敢肯定你知道在高速公路上油耗高于城市街道，所以你可能认为油经济性（每加仑行驶的英里数）随着速度的提高而改善。其实不是。高速公路驾驶的优势在于你以稳定的速度行驶。在城市中，你总是在刹车和加速，从红绿灯后的状态开始行驶需要很多能量。实际上，如果我们坚持在高速公路上行驶，速度越快，行驶特定距离所需的油就越多。这是为什么呢？好吧，让我们看看作用在行驶汽车上的力：有三个水平的力：（1）静态摩擦力（Ff），作用在后轮与沥青之间——这就是推动汽车前进的“抓地力”；（2）轮胎与地面接触的滚动摩擦力（Froll）；以及（3）空气阻力（Fair），也称为拖曳力。后两个力向后推，抵抗汽车的运动。现在，如果汽车以恒定速度行驶，我们说它处于平衡状态，这意味着前驱力必须恰好等于两个后续力。（没错，牛顿的第二定律。）让我们把这写成一个方程。滚动摩擦随速度的变化不大，因此我们将其视为常数C1。空气阻力不仅依赖于速度，而且与速度的平方成正比。我们可以写为Fair = C2v²。将速度翻倍，空气阻力则翻四倍。因此对于任何恒定速度：这是推动汽车的摩擦力，但当然轮子的转动也是需要能量的，而这来自燃烧汽油。在更高速度（v）下，方程的右侧变得（非常）大，这意味着我们需要在左侧施加更大的力量以维持该速度。这意味着发动机必须以更快的速度消耗汽油，从而导致燃油效率下降。简而言之，行驶速度越快，你的油耗就越高，因为空气阻力的增加速度远快于速度的增加。因此，如果你处于那种距离下一个加油站还有20英里的紧张情况下，你想慢下来，尽管这需要更长时间，因为你在覆盖同样距离时会消耗更少的油。你走得越慢，能走得越远——至少在速度降到大约50英里每小时之前，空气阻力不再是一个重要因素。你的油耗与速度的变化有多大？每辆车都不同，但美国能源部估计，在50英里每小时以上每增加5英里每小时，燃油效率下降7%。公式形式为：在这里e0和v0是效率和速度。