為什麼有的賽車起步時會翹車頭？

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在速度與激情四裡面，大約38分鐘左右
唐老大在毒販選拔司機的那場比賽中用雪弗蘭舍韋勒（chevelle）SS起步時車頭翹了起來，這是為什麼

PS：當時有一個一閃而過的鏡頭是把剎車踏板（或者離合器？？沒分清楚）鬆開然後一腳猛踩油門踏板然後就出現了這個現象

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首先，這是「抬頭」，不是「下蹲」。這點define很重要。

antidive和antisquat的懸掛幾何設定。但 dragrace的扭矩造成的前輪脫離地面，已然超過了懸掛特性的範疇。此時假設前後懸掛剛度無窮大，也就是把彈簧換成鐵棍，這樣假設下，那麼就是制動和加速的anti特性全變為100%。給配個扭矩爆表的大V8，依然會抬頭，而且台的高度跟有彈簧時沒什麼區別。請注意理解「anti下蹲」和「anti抬頭」的區別。anti抬頭是基本沒治的，只能寄希望於「帶陀螺儀的牽引力控制」然而好像並沒有這東西。anti下蹲可以設定懸掛幾何解決，但大棒骨的整體橋比獨立懸掛的anti下蹲好設計，側視虛軸比例焦點比獨立懸掛低一個重心高度h。所以四連桿整體橋的連桿角度可以斜的不辣么誇張。如果是獨立懸掛的話，為了獲得足夠的antisquat 百分比，連桿可能要斜著指向天了。如果獨立懸掛使用3rd spring那麼可以無視側視懸掛幾何有效提升anti下蹲百分比。甚至可以喪病的做到100%，縱向上得到大鐵棍子的效果。

但無論如何，只要扭矩大就一定會抬頭。

另外，dragrace最大的敵人並不是抬頭，而是發動機扭矩帶來車身扭轉，整個車身都被twisted。導致左側車輪對地壓力大於右側車輪，加之抬頭後的兩輪接地，會造成車輛跑偏。這就是最不希望看到的跑偏事故。

汽車加速時，作用於懸架的向前的力的作用點比車的重心低。所以，不管前驅後驅，加速時車頭都會上揚。相反，制動時車會點頭。這問題是不分驅動形式的。懸架越軟，重心越高的車這種現象越明顯。至於軸荷轉移是這種現象的結果。

這個問題最近又火了，修改一下之前的回答。

這個問題，首先是一個物理題，一個力學問題，其次才是一個「汽車」問題。有的知友對汽車的了解的確很多，但在那邊扯一堆沒用的汽車專業概念，沒有太大意義。

所謂「起步時加速太快，重心移至後輪」的說法是站不住腳的，只要車子沒有什麼大的形變，其質心是不會變化的。

其原因在於汽車加速的時候，地面給予車後輪（在賽車中是驅動輪）的摩擦力矩比汽車的重力力矩大，汽車便會翹起頭來。

詳細地解釋一下：
如圖：

這個是在汽車參考系中的分析圖，其中ma慣性力所對應的力矩大過重力力矩的時候，車子就會抬起頭來。

而車頭過一會又會落下去，這是因為汽車的「力量」一般用馬力來表示，即功率，若是將汽車的功率一直看做最大值不變，近似的：p=f*v，速度上來了，能提供的牽引力就下去了，自然抬不起車頭了。

剛才說的是後輪驅動，若是前輪驅動，則不一樣，在加速時，前輪的壓力降低，加速度會下降，而後壓力再上升，加速度又會上升，人坐在車內可以感受到間斷的加速。若輪胎抓地力不足，還會出現前輪打滑的現象。

懸掛系統、尾翼，皆末節，非本題之關鍵。

作為一名教理論力學的教師，好像有時也被人叫做獸，不回答這個問題怎麼都說不過去吧。其實這是學生的一個基本的練習題，不過發現竟然有學生做錯，令我很生氣。樓上有幾位說的很有道理，但有點把簡單的問題複雜化了。但說質心位置改變的則是不對的。汽車不是麵糰，質心可以隨便揉來揉去的。試想如果前輪離地的話，質心能改變到後軸上嗎？因為按照這種說法，只有質心完全移到後軸上（或者之後）前輪才會離地。

小汽車一般是前輪驅動的(事實上後輪驅動也是一樣，這裡為了分析方便假定前輪驅動)，這樣扭矩作用在前輪上，前輪會受到一個扭矩（力偶）和一個地面的摩擦力，注意這個摩擦力方向是向前的（理解不了的想像一下車陷在坑裡打滑時驅動輪受的摩擦力的情況），除此以外還有地面的豎直向上的支持力。後輪一般是從動輪，受車身的牽引力、地面的摩擦力（這個摩擦力是向後的）和豎直向上的支持力。然後車子還有自身的重力。

但是對於車輪和車子組成的整體來說，所受到的外力只有五個：汽車自身的重力、前後輪受到的地面的豎直向上的支持力（兩個）和摩擦力（兩個，主動輪向前，從動輪向後）。汽車就是在這幾個外力的作用下前進，說的更具體些是在地面給主動輪的摩擦力作用下前進。至於主動輪上的扭矩和從動輪受到車身的牽引力等，對於汽車來說都是內力。因為車輪受到發動機傳動機構傳遞過來的扭矩，也同時會給傳動機構（車身）一個反作用扭矩，後輪也是一樣，受到車身的牽引的同時也會給車身一個反作用力。這兩個內力在分析汽車的簡單運動時是不考慮的。打個比方，發動機再牛B的汽車在冰面上打滑，也是跑不快的，所以要想跑起來還得靠地面的摩擦力。

好了，話說回來。怎麼分析汽車在上面提到的五個外力下面的運動呢？因為運動起來了，汽車有加速度，利用牛頓第二定律（這裡為了簡單把汽車當成質點了。因為此處不涉及汽車的轉動，屬於剛體平移問題，這樣處理是沒有問題的） $Sigmaar{F} _{i}=mar{a}$ ，也就是
$Sigmaar{F} _{i}-mar{a} =0$ ，理論力學裡面為了方便就把這個 $-mar{a}$ 定義成一個力叫做慣性力，意義是物體因為慣性的存在反抗使它改變當前運動狀態的力。這樣汽車就變成了在六個外力作用下的「平衡」，受力圖如圖所示。這個方法有個很高大上的名字——達朗貝爾原理。

其中

其中 $a$ 是汽車加速度， $Fg=mar{a}$ ，因為方向畫成了與 $ar{a}$ 相反，所以這個Fg其實就是 $-mar{a}$ .
列兩個「平衡」方程求解前後輪受到地面的壓力：

1、所有力對前輪的力矩之和等於0（假設逆時針方向轉動的力矩為正）：
$mgcdot c+Fgcdot h-F_{ BN}cdot (b+c)=0$ ，其中 $Fg=ma$
求解得到 $F_{BN}=frac{m(gc+ah)}{b+c}$

2、所有力對後輪的力矩之和等於0（同樣假設逆時針方向轉動的力矩為正）：
$-mgcdot b+Fgcdot h+F_{ AN}cdot (b+c)=0$ ，其中 $Fg=ma$
求解得到 $F_{AN} =frac{m(gb-ah)}{b+c}$

從這兩個結果可見，當汽車加速前進時，也就是題主所說的起步時，
前輪受到地面的壓力是 $F_{AN} =frac{m(gb-ah)}{b+c}$ ，明顯小於靜止時前輪的壓力 $frac{b}{b+c} mg$
而後輪受到地面的壓力 $F_{BN}=frac{m(gc+ah)}{b+c}$ ，明顯大於靜止時後輪的壓力 $frac{c}{b+c} mg$
也就是會出現翹頭現象。

如果 $m(gb-ah)=0$ ，也就是加速度等於 $frac{gb}{h}$ 時，前輪壓力將等於0，汽車前輪將會離地。
反過來，如果是減速運動，例如急剎車，那麼加速度 $a<0$ ，上述結果將完全相反，汽車將會出現低頭現象，後輪會翹起，同樣可以計算出加速度為多少時，後輪將會完全離地。

具體效果可以想像一下張開雙腿一前一後站在公共汽車裡，汽車加速減速時你雙腿的感覺。

注意，這種慣性力效應只與加速度有關，而與速度無關，所以啟車和急剎車時感受最明顯，因為此時加速度最大。而速度起來以後，加速度反而不大，因此沒有什麼感覺了。

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1、有同學問後輪驅動情況會怎樣？
事實上後輪驅動結論完全一樣。
因為到底前輪還是後輪驅動影響的只是前後輪的摩擦力的大小和方向。
但從求解前後輪所受地面壓力的平衡方程可以看到，摩擦力的大小、正負對結果沒有影響，
因為兩輪受到的摩擦力對兩輪著地點的力矩都為0。
所以不管是哪個輪子驅動的，只要驅動力在地面，結論一樣。

2、有同學問這個問題是否應該用角動量守恆來處理
回答是NO
首先這裡不涉及角動量守恆的問題。
其次，考慮角動量的話需要考慮的是車輪的轉動。車輪的轉動慣性確實會給結果帶來一些影響，如果要考慮的話也可以，在正文中列力矩平衡方程時加上兩個車輪的慣性力偶就可以了。但是車輪的質量相對與整車來說太小，這個慣性力偶也很小，影響不大，所以計算中把車輪的加速（減速）轉動效應忽略了。

3、有同學說前驅車車頭不可能上翹
事實上前驅車的翹頭現象確實不如後驅車明顯。有兩個原因：
（1）前驅車一般是發動機前置的，重心靠近前軸，也就是公式中的 $c<b$ （如果配重不合理的話甚至 $c<<b$ ），於是前輪所承受的壓力本來就比較大，而後輪則較小，加速所產生的慣性力的效果使得前輪壓力減小，後輪壓力增加。如果加速度不大的話，其效果只是相當於把部分前輪壓力「轉移」給了後輪，前輪依然還會有相當的壓力。但減速時效果則完全不同，減速時後輪壓力本來就小，繼續減小的話就很容易離地，而前輪壓力本來很大，繼續增加無疑更加容易下沉。所以對於普通家用發動機前置前驅車來說，急剎車的點頭現象大家都有體會，而啟車時的翹頭現象則沒有什麼感覺。
（2）因為是前驅車，所以翹頭時（前輪壓力減小）地面的靜摩擦力減小，車子獲得的驅動力也相應減小，因而加速度減小，所以前輪壓力又會趨於正常。這決定了前驅車的加速度不可能非常大，所以性能好的轎車（特別是賽車）要選用後輪驅動或四輪驅動。

4、有同學說把汽車當剛體分析不合適，應該考慮懸掛、減震什麼的
把汽車當剛體我認為是原則上是沒有問題的。汽車除了懸掛、減震、燃油外，其他部分基本都可以看做是剛體了。如果考慮懸掛和減震的話，加速度會改變質心高度 $h$ ，分析起來稍微複雜些，需要引入減震彈簧的剛度係數，要考慮動力學微分方程等，但最終結果沒有本質區別。減震的另一效果是一方面增加了乘車人舒適性，另一方面是放大了翹頭和點頭現象，使得更容易被觀察到。

======再次分割======
看到大家熱情很高，再補充一點。
說白了，其實是慣性力對汽車支承點的力矩效應引起的。如果能理解慣性力這一概念的話。
慣性力是由加速度引起的，只要有加速度就有慣性力效應存在。
汽車轉彎時的側傾效應也是如此。雖然轉彎時速度大小可能是勻速的，但此時有加速度（向心加速度），因此有指向彎道圓周外的慣性力效應。該慣性力會對支承點產生力矩，把車輛「拽"著往外翻。這個慣性力大小則主要與速度平方相關（假設勻速過彎道的話） $a=frac{v^{2} }{R}$ ，慣性力力矩為 $M=frac{mv^{2}cdot h }{R}$ 。所以速度不是很大的情況下過彎道也會有明顯的側傾感覺，此外質心越高（ $h$ 越大），越容易翻，因為此時慣性力的力臂變大了(開SUV的朋友都懂的)。

真事。。半年前膝蓋做手術，自己推輪椅推了一個月。在推輪椅的時候就會明顯的感覺到，如果起步時用力大，輪椅的前輪會直接懸空。本身我也是急性子，所以一般推輪椅都會推的很快，所以也就漸漸習慣了這種起步時後仰一下的感覺。。甚至在推的時候感覺自己很帥，是個開輪椅的老司機

直到有一天因為用力過猛直接後仰翻車了。。差點摔傷後腦勺。。從此不敢裝老司機了

是時候上這張圖了。

這種現象一般發生在後驅車身上，
加速前進等效於在車的重心位置施加一個向後的慣性力，由於重心高於地面，該力表現為一個力矩迫使軸荷向後轉移。當前軸軸荷為零，前輪則完全離地。
前驅車也會抬，但不會完全離地，或者說完全離地很少見。因為輪胎提供的抓地力是和軸荷正相關的，前軸荷減少了輪胎能提供的最大抓地力就會下降，即表現為等效慣性力減少，從而導致軸荷轉移量減少，使車的俯仰運動趨向於穩定，車又會回到最初的位置。
四驅同理。

我覺得題主更關心唐老大的車吧，各位老師都分析原理分析的頭頭是道。
原理公式我只能自愧不如，我來扯扯車吧。

唐老大的車是典型的美國肌肉車，V8引擎動力相當野蠻

速度與激情里多半是比拼直線加速 1/4英里直線加速賽

速度與激情里多半是比拼直線加速 1/4英里直線加速賽
跟田徑賽跑規則基本一樣跑完全程用時最短者獲勝

國內現在也有直線加速賽Fast4ward 不過和美國大排的直線競技還是有很大差距的
輪胎一般用的是美國HOOSIER——全熱熔輪胎
在上圖可以看到輪胎已經完全扭曲了，為什麼會扭曲呢？
一方面因為輪胎抓地力非常好，另一原因是發動機瞬間輸出的扭矩使輪胎捲曲

那為什麼翹頭卻不會翻車呢？

在電影里有很多畫面是看不到的（後期剪切掉），比如車後的架子（如上圖），抑制翹頭翻車作用的。PS: 不要看上圖的車小，這可是一輛專業直線賽車，後牌照安裝的是降落傘，輔助減速。

美國人真的非常喜歡大排肌肉車，大排量改裝之後的馬力油耗也是非常驚人的，無限改裝組裡會有萬匹的直線怪獸，一箱油幾秒鐘時間便會燒光，這樣如果不形象的話，如果換算成百公里油耗的話應該是！千升/百公里！！！

最後簡單回答一下題主的如何起步狀態，這個應該開過車的都知道些，我猜測題主是不是還是學生
簡單來說就是彈射起步

三個踏板離合器、剎車、油門。踩離合—掛一檔—油門轟到9000轉（唐老大的車能達到）——瞬間彈出離合器釋放離合器後發動機動力瞬間傳動到變速箱經過傳動軸、差速器——傳輸到後輪之上車輛翹頭彈射而出
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hhhh 獻醜了

大家都從力學角度解釋的很充分了。我補充一點點，上面答案的貼圖中的車，全是機械增壓發動機。有別於渦輪增壓發動機，supercharge的優點是對發動機本身的性能加成比較平均，這是由工作原理決定的。現在正式的drag race用車基本就兩個前進檔，後面再拖一個平衡器，防止抬頭。因為起步抬頭的危險是顯而易見的，車手視野，車輛控制全都沒有。事故也沒少出啊。

其實。。。自行車抬頭的動作，也是依靠用力的蹬踏板，而不是靠蠻力去拉車頭的。。。

爆照。
以自行車為例：

起步的時候，低檔位，高轉速，後輪驅動，後輪加速快，前輪跟不上，此時身體後仰，車頭就起來了。

當然還有另一種方法，不用踩踏（/驅動），純靠重心移動（汽車就做不到了，畢竟人體重比汽車重量小很多）將車頭拉起：

當然，用小攀我可以做得更好：

P.S. 以上照片在不同季節拍攝，都是答主本人

很簡單，假設你把後輪和地面粘在一起，然後踩油門，車就會往後翻過去。

粘在一起的效果可以通過更重的輪胎，更快的加速，更大的摩擦力可以通過更寬的輪胎實現。

所以現實中，抬頭起步需要
1、後驅車
2、無比寬大的輪胎
3、足夠強勁的馬力

來考慮兩個模型：
1.車大體不變，只是把車輪換成向後噴氣的發動機

2.車整體不變，車輪也不變，但是放在沒有摩擦的冰面上

第一張圖就是先不考慮車輪的轉動。車還是會有「抬頭」的趨勢，也就是逆時針扭轉的趨勢，原因就是質心不在氣體向後噴射方向所在的直線上，力在下面，但是質心在上面，就會產生力矩使得車體有逆時針旋轉的趨勢。換成前驅也是一樣的，四驅也是一樣的。
和這個類似的情況就是，在桌面上放一本書，我們用一根手指沿水平方向去推它，如果我們推的方向沒有對準書的中心，書就會向一側偏。

然後是第二種情況，把車放在冰面上，沒有了外部摩擦力，這時候就只需要考慮車輪的轉動對車體的反作用力。後驅的時候，車輪順時針轉動，對車體的反作用力會使得車輪以後輪為支點逆時針轉動，也就是「抬頭」。前驅時，前輪順時針轉動，反作用力會使得車體以前輪為支點逆時針轉動，但是轉不動，因為有地擋著，這時候不會抬頭，效果是後輪對地的壓力增大，前輪對地壓力減小。（比如besiege裡面的動量輪）

所以車啟動時抬頭應該有兩個原因：一是車輪與地的摩擦力的方向和質心不在一個平面上，帶來了轉動力矩；二是車輪轉動對車體的反作用力

因為這車是後驅，起步時後輪轉動向前，地面摩擦力使後輪在跑出的一瞬間需要輸出極大的力矩來克服，而此時前輪還處於慣性的靜止，後輪輸出的力矩如果夠強（如題主說的跑車），完全可能以後輪為支點抬起車身，所以會車頭翹起。等後輪跑出後，力矩降為行駛水平，前輪也因為重力原因落下然後被後輪帶動，車輛開始正常行駛。
這當然是因為車的構造和發動機，不然你啥時候兒見過一個前驅的越野車發動的時候向前翹，或者一台很肉的小排量車頭翹起來過。咔咔

其他答案寫的好複雜啊。

汽車在加速時，會有一個向前的加速度，這時汽車處於非慣性系，把加速度折算成一個反向的慣性力，就可以折算成慣性系進行計算。

對於後驅車，這個作用在質心上的力，對後輪的力矩就會使前輪附著力降低。加速度大到一定程度，就會使車頭抬起。

媽蛋，扯什麼重心移動的問題，
其實是扭矩的問題，
起步猛踩油門，
車輪扭矩巨大，
力的作用是相互的，
旋轉點是後輪輪軸，
以後輪輪軸把車頭抬起。

請參考直升機事故時，機身旋轉的問題。
腦動再再不濟，你自己把小風扇的扇葉捏住，看是不是風扇的電機在旋轉。（扇葉類比車輪，風扇電機類比車身）

先答題再跑題~~
汽車抬頭必要條件？
1.汽車加速度足夠大，這意味著發動機要很猛；
2.某些汽車的自身結構允許，意味著想抬頭不能沒事裝個類F1的空氣動力套件。
3.場地什麼的想到再補充……

--------------------------------接下來跑題---------------------------------------------
對於「起步抬頭」這個問題分過程來分析
1.靜止起步直到將要抬頭：
首先確定一點：重心在這個過程以及接下來的過程會發生「位移」，但不是「轉移」。
LS拿重心來解釋其實沒有用載荷分布來解釋得徹底。這個過程實際上是前輪載荷越來越小直至變成零同時後輪載荷越來越大的過程（各位看官想像一下自個兒墊在前輪懸架和車身之間，那麼這個過程中壓在你身上的力是越來越小的，但如果你墊的是後輪懸架，那……默哀吧）。
載荷為什麼變化？地面對後輪反作用力、車身後傾、空氣阻力、車身加速度等等都有影響，但簡單來說就是作用在車身上的這些力所組成的力矩系統發生變化。要注意的是一般來說在抬頭之前力矩是平衡的。直到後輪所受地面反作用力的力矩足夠大來打破這個平衡。
2.抬頭過程
車輛抬頭說明這車的力矩平衡被打破，車身開始以後輪與地面接觸點為中心轉動，也就是「抬頭」

汽車
推力中心在地面
重心高於地面
所以加速的時候有抬頭扭矩
大多數車輪胎的極限抓地力不足以把車頭抬起
某些黑科技可以

第二
輪胎向前轉動時根據力的相對性
會車往後翻

謝邀，回答有點晚，那就詳細一點吧。

首先我想說@章彥博的回答其實是不太準確的的，@鄭東的回答更加貼近實際，根本原因就是重心的位移，「力矩」其實是重心位移的原因，並不是賽車抬頭的原因。
真正的原因是：為了獲得更好的加速成績，人為主動調教汽車，從而使汽車在加速時能抬頭，使驅動輪獲得更大的驅動力。
說因為加速度與力矩等原因，其實是本末倒置了，這只是影響「抬頭」的因素罷了。

章彥博用「只要車子沒有什麼大的形變，其質心是沒有什麼變化的。」解釋，乍一看，很有道理，但是仔細想想很片面。雖然汽車的重心位置相對於車身不變，但是運動中的汽車，重心是可以位移的。車頭抬起是通過控制認為調教，利用了力矩的作用，才會翹起。
長方體躺著跟立著，重心高低位置相對於桌面是變化了的。

而用「摩擦力矩比汽車的重力力矩大」概括，則十分不準確，因為汽車在加速行駛中，所受的力非常複雜，不僅僅有汽車的驅動力、輪胎的摩擦力、空氣阻力、地面的阻力等等，還涉及內部運轉部件間的摩擦力、空氣阻力、非驅動輪與路面的摩擦力、以及所有消耗引擎外動力輸出的額外負載，包括傳動系的轉動慣量、彈性/阻尼介質吸收的能量，冷卻系統和電力系統消耗的能量等等。

好啦，下面解釋「抬頭」的原因：
美國盛行直線加速賽，也就是電影中的場景。直線加速賽的賽車，驅動形式基本都是前置後驅，沉重的發動機讓汽車的重心很靠前，能抬頭且抬到指定的幅度，對重心轉移的把握是很困難的。

通常一輛車由四隻車輪支撐，每隻車輪能夠提供的摩擦力極限是與所承受的重力成正比，然而無論驅動輪承擔多少重力，所要推動的都是整個車身的重力，這就意味著車輛的驅動輪承受的重量越大，對於加速性能越有利。理論上驅動輪如果能夠承受100%的車身重量是最有利於加速效率的，為了取得更好的加速成績，對馬力一般在四位數的後驅改裝賽車來說，後輪承受100%的重量再好不過了。那麼讓汽車「抬頭」，後輪自然也就獲得100%的重量了。

那麼，怎樣讓賽車乖乖抬起頭的呢？那就得通過調教重心的位移，重心位移是由車輛自身重心的位置和驅動輪與路面接觸位置之間存在一定的垂直距離導致的。

那麼怎樣調教能讓汽車加速時的重心位移能到達理想的程度呢？
那就需要調教以下幾方面：驅動輪的動力輸出大小、驅動輪的抓地力、車輛的重心位置和懸掛幾何的設定。

而力矩的作用，此刻就出現了。汽車懸掛是柔性的，可以調節的，通過調教懸掛，可以利用好力矩。

通過正確的懸掛幾何設定，能夠使車輛的擺臂之間產生一個反向力矩，這個力矩支撐起驅動輪上方的車身，來實現「反下蹲」，與此同時也將更多的車身重量壓至驅動輪上，帶來更好的重心位移幅度。

松離合踩油門的動作，自然就是讓驅動輪的動力達到要求的動作了。

時間倉促，部分引用自絕非單純的馬力競賽——詳解直線加速
感謝@何俊彥的指正，「重心轉移」應該為「重心位移」更合理。

注意，是有的！
一般的小車都是前置引擎，前輪驅動的，無論怎麼加速，都是一個向前「拉」的過程，所以車頭是不會抬起來的。
速度與激情裡面有很多是舊款的美式肌肉車，那種車不但起動輸出大，而且是後輪驅動的，加速是一個「推」的過程。這種情況下，急速起動會引起重心後移，車頭就抬起來了。

當然，也有一些很特殊的例子，比如四輪驅動，或者是中置引擎、後置引擎的急速起動，又沒做好車體重心平衡時，也會有這種情況。