为什么你只要轻轻一踩就可以把整辆车停下来？

有没有想过，为什么你一个小小的脚板动作就可以把整辆车停下来？嘿~ 车子的刹车系统很神奇吧？更神奇的是，整个刹车系统的操作其实只是用了两个很简单的原理罢了-Law of the lever和Pascal’s law。



相信很多朋友在中学时都有看过以上这个图吧？这个就是Law of the lever了。想象一个跷跷板的左边比右边长出了一倍，那么只要在左边轻轻的放上F的重量的话，右边就会有F X 2的力量往上跳。如果跷跷板的中心越往右移的话，右边向上的力量就会越大。相对的，如果跷跷板的中心越往左移的话，右边向上的力量就会越小，左边压下去的 重量就要越大。



所谓的Pascal’s law就是hydraulic drive systems的原理了。在一个hydraulic drive system里，液体的能量等于pressure x area。在以上这个图里有一个hydraulic drive system，里面有一个瘦瘦的cylinder和一个肥肥的cylinder。如果你在其中一个cylinder中施加压力的话，液体会把那份压力传到 另一个cylinder那边。

利用这个方程式 Area of cylinder = Pi X sqr(r), where r is radius of cylinder，如果说大cylinder的area比小cylinder的area大一倍的话，只要你在小cylinder那边施加F的力量的话，大 cylinder就会有4X的力量往上移。不过因为Volumn of cylinder = Pi X sqr(r) X h, where h is height of cylinder，所以你得在小cylinder那边压下4cm才可以把大cylinder那边的液体升高1cm。


（图来自http://auto.howstuffworks.com）

现在我们把这两个原理从刹车系统里找出来吧！当我们踩下刹车的pedal的时候，利用了Second class lever的原理，更加大的力量会被传到接下来的pedal cylinder里。所谓的Second class lever就是把lever的中心放在一端。如果到另一端的距离是4X，而到output load的距离是X的话，只要我们在另一端施加N的力量，output load就会有4N的力量。

到现在为止已经产生了四倍的力量咯！然后如果说brake cylinder的diameter是pedal cylinder的三倍的话，从小小的pedal cylinder传过去的原本的4N的力量，在brake cylinder那头会变成4N X 9，也就是36N的力量！所以当你用500g的力量踩下刹车的pedal的时候，刹车系统就会产生500g X 36 = 18Kg的力量到每个轮子上的disc brake或drum brake来把车子停下来哦！