由:车轮的运动轨迹方程与凹坑一致为:y=q(1-cos(2πx/l))/2
故对函数两边求导:
dy/dt=(2πδsin(2πx/l)/2l)dx/dt
由车轮在水平方向做匀速运动.故有:dx/dt=v
则有:vy=2πvδsin(2πx/l)/2l=πvδsin(2πx/l)/l
再求导得:
dvy/dt=(2π^2vδcos(2πx/l)/l^2)dx/dt=2π^2v^2δcos(2πx/l)/l^2
则有车轮的垂直加速度为:ay=2π^2v^2δcos(2πx/l)/l^2
设:地面对车轮的约束力为:Fn,Fn沿垂直和水平方向分解为:Fy,Fx
则有:Fy=F+mg+aym=F+mg+2mπ^2v^2δcos(2πx/l)/l^2
而车轮在水平方向匀速运动,则有:Fx=0
故有:Fn=Fy=F+mg+2mπ^2v^2δcos(2πx/l)/l^2
显然:当:x=l/2时,cos(2πx/l)=-1,
此时车轮受到的约束力最小为:Fnmin=F+mg-2mπ^2v^2δ/l^2
当:x=l 时,cos(2πx/l)=1,
此时车轮受到的约束力最大为:Fnmax=F+mg+2mπ^2v^2δ/l^2