У каждого автомобиля есть свой потолок скорости. Многие считают, что она зависит только от мощности двигателя. Так ли это? Максимальная скорость автомобиля всегда указана производителем в технических характеристиках. Правда, реальная может отличаться от паспортной как и ту, так и в другую сторону. В эксплуатации обычно "максималка" чуть меньше заявленной. так как на испытания производители предоставляют "голый" автомобиль - без зеркал, фартуков, антенны, стеклоочистителей, да еще с тщательно подогнанными кузовными деталями и идеально собранным и настроенным мотором.
Теоретически максимальная скорость определяется мощностью двигателя за вычетом аэродинамических потерь, а также потерь в трансмиссии и шинах. Причем вопреки распространенному мнению "максималка" не всегда достигается на высшей передаче. Бывает, что "идеальное" передаточное число оказывается, например, между четвертой и пятой передачами.
При этом на четвертой может оставаться небольшой запас по крутящему моменту, но не хватает запаса по частоте вращения (мотор упирается в ограничитель или выходит на запредельные обороты). На пятой передаче, напротив, может не хватить крутящего момента.
Такая ситуация типична для автомобилей с маломощными двигателями, поэтому "максималки" на них чаше всего можно достичь лишь на четвертой передаче. И все же мощности большинства современных моторов хватает, чтобы обеспечить уверенный разгон и на высшей.
Главное отличие дизелей в рассматриваемом аспекте - более пологая характеристика крутящего момента. Большинство дизелей с турбонаддувом вообще имеют "полку" (горизонтальный участок характеристики). К тому же, поскольку диапазон применимости (эффективной частоты вращения) у них сравнительно невелик (1700 - 4500 об/мин), передаточные числа в КП дизельных автомобилей подбирают так. чтобы все передачи оказались "рабочими", а потому "максималки" они достигают именно на высшей передаче.
Например, VW Polo I.9TDI (100 л.с.) на четвертой передаче можно разогнать до 163 км/ч (при 4500 об/мин срабатывает ограничитель), а на пятой - уже до 188 км/ч (при 4000 об/мин). То же справедливо и в случае, когда на машину устанавливают более мощный мотор, а передаточные числа в трансмиссии оставляют прежними (например, Иж - 2126 с мотором 1,7 л).
Иногда производитель, наоборот, занижает максимальную скорость. Это происходит, если остальные узлы и агрегаты автомобиля (подвеска, шины, тормоза) не обеспечивают безопасного движения на той скорости, до которой машина реально может разогнаться. Например, скорость "каблука" ИЖ - 2717 была искусственно ограничена 120 км/ч по причине использования шин, индекс скорости которых соответствует именно этому значению.
Способов самостоятельного увеличения "максималки" несколько. Сначала следует определить, чего именно не хватает мотору - оборотов или крутящего момента. В первом случае можно немного увеличить передаточное число главной передачи или подобрать шины с большим наружным диаметром (проверьте, не будут ли такие колеса задевать арки). Если не хватает момента, надо улучшать аэродинамику - сложить наружные зеркала, забыть о спойлерах, антикрыльях, внешних антеннах, дефлекторах на окна. Даже широкие шины и торчащие подкрылки вносят свою лепту.
Кроме того, полезно подобрать шины с минимальным сопротивлением качению и поднять в них давление чуть выше штатного. И в том, и в другом случае помогает тюнинг мотора, направленный на подъем крутящего момента в зоне высоких оборотов (установка распредвала с широкими фазами и клапанов увеличенного диаметра, настройка впускной и выпускной систем, подгонка стыков впускного коллектора, установка воздушного фильтра с малым сопротивлением, чип - тюнинг системы впрыска иди настройка карбюратора на более богатую смесь и т.п.).
Впрочем, в наших "полевых" условиях вы вряд ли получите удовольствие от езды на "максималке" даже в случае, если разогнаться до этой скорости удастся чисто физически. К тому же работа мотора на пределе возможностей не пойдет ему на пользу: срок его службы наверняка окажется меньше обычного. Так что прежде чем "топить" педаль газа в пол, подумайте о последствиях.
2 Мар, 17:03 ЧВК "Редан": полиция установила 45 администраторов и зафиксировала более 40 встреч молодежи в 17 регионах →
2 Мар, 16:54 ПАСЕ ускоренно подготовит резолюцию об отстранении спортсменов из рф и беларуси от Олимпийских Игр →
2 Мар, 16:46 На Херсонщине рашисты обстреляли людей, которые стояли в очереди за гуманитаркой: среди раненых 16-летний подросток →
16 ноября 2020
Car.ru
Лет 50 назад мальчики, заглядывавшие через стекла в салоны иномарок, рассматривали спидометры, пытаясь определить главную, по их мнению, характеристику - максимальную скорость.
Фото: Car.ruCar.ru
Если она составляла порядка 140 км/ч, к машине сразу теряли интерес, а вот если 200 и более - это было классно. На сегодняшний день, цифры на спидометрах наносятся с запасом. Какие же факторы оказывают влияние на скорость?
Видео дня
Погода. Испытателями всегда проводится измерение предельной скорости в двух направлениях. Делается это для того, чтобы исключить возможность влияния ветра. Дело в том, что даже в случае, когда установилось полное безветрие, разница в скоростях в оба направления может достигать 10 км/ч. Также на показатели может влиять и наличие бокового ветра.
Уровень плотности воздуха зависит от величины атмосферного давления, а значит и сопротивления движению. Низкое давление тоже не лучший вариант, поскольку при нем хуже наполняются цилиндры и падает мощность двигателя.
В дождливую погоду имеет место повышение плотности среды, благодаря насыщению водяными каплями, что приводит к резкому снижению возможностей автомобиля, даже без учета сопротивляемости качению.
Аэродинамика. Наличие на автомобиле таких деталей, как антенна, боковые зеркала, брызговики, создает дополнительное сопротивление движению и снижает уровень максимальной скорости примерно на 5-6%. Очистители лобового стекла, в зависимости от своей конструкции, на 1-2%, открытые окна и наружный багажник на крыше - до 10%.
Интересным является тот факт, что аналогичную разницу может давать и грязь с проселочной дороги, кусками налипающая на поверхность кузова.
Колеса и резина. Спущенные шины повышают сопротивление качению и снижает скоростные показатели машины. Это утверждение справедливо и для такого показателя, как угол установки колес, который мог сбиться в процессе использования, например, после наезда на какое-либо препятствие. Если же механизмы торможения прихватываются хотя бы на одном колесе, достичь максимальной скорости уже будет невозможно.
Трансмиссия. Если хотя бы одна из ее составных частей неисправна, то на колеса может передаваться не вся мощность. Чаще всего подобные «фокусы» могут организовывать пробуксовывающее сцепление на механических и роботизированных коробках передач, проскальзывание фрикционов или ремня у вариаторов, или же блокировка гидравлического трансформатора в классической версии АКПП.
Мотор. В этой ситуации, речь не ведется о серьезной неисправности, а о «легком недомогании». Наибольшее распространение получила такая причина, как низкое качество топлива.
Но может быть и другой вариант - если инструкцией производителя предписывается использование бензина АИ-95, а залит АИ-92, хоть и высокого качества, мотор может «тормозить» при максимальных нагрузках.
Если отказывают некоторые из контроллеров, то может быть задействован усредненный вариант алгоритма, что не позволит мотору выдать максимальный уровень мощности.
Дорога. На уровень максимальной скорости может влиять наличие любых уклонов, продольных или поперечных, и неровности покрытия. Если же покрытие дороги грязное или мокрое, об установлении скоростных рекордов речи даже не идет.
Чрезмерная нагрузка. Чем больше вес машины, по причине большого количества пассажиров или груза в багажнике, тем меньше будет максимально возможная скорость, так как увеличивается сопротивление резины.
Итог. Гражданские автомобили производятся совсем не для того, чтобы передвигаться на максимальной скорости. Это значение является ее технологическим запасом, а совсем не ежедневной необходимостью. При наличии сомнений в исправности собственной машины, ее лучше пропустить через стенд с беговыми барабанами, что позволит узнать и предельный уровень мощности, и потребления топлива. Набирать же предельную скорость на обычных дорогах опасно, так как точного результата все равно получить не удастся, а неприятностей может быть много.
Автоэксперт,
1Как вы определяете максимально возможную скорость вашего автомобиля? Что ж, один довольно простой вариант — просто сесть в машину, поехать по автобану и давить на педаль до тех пор, пока стрелка не перестанет двигаться. Проблема этого варианта в том, что не всегда поблизости есть автобан. Поэтому нам нужно найти другой путь.
К счастью, здесь нам может помочь физика. Вы, наверное, знаете, что всякий раз, когда тело движется с постоянной скоростью, должен существовать баланс сил. Сила, стремящаяся ускорить объект, точно уравновешивается силой, стремящейся его замедлить. Наша первая задача — выяснить, с какими силами мы имеем дело.
Очевидными кандидатами на роль тормозящих сил являются трение о землю и сопротивление воздуха. Однако в нашем случае достаточно посмотреть на последнее, так как на высоких скоростях преобладающим фактором становится сопротивление воздуха. Это значительно облегчает нам задачу. Так как же рассчитать сопротивление воздуха?
Чтобы вычислить сопротивление воздуха, нам нужно знать несколько исходных данных. Одним из них является плотность воздуха D (в кг/м³), которая на уровне моря имеет значение D = 1,25 кг/м³. Нам также нужно знать проектируемую площадь A (в м²) автомобиля, которая является просто произведением ширины на высоту. Конечно, есть еще зависимость от скорости v (в м/с) относительно воздуха. Формула силы сопротивления:
F = 0,5 · c · D · A · v²
, где c (безразмерный) – коэффициент аэродинамического сопротивления. Это единственная величина в этой формуле, которую трудно определить. Вы, вероятно, не знаете этого значения для своего автомобиля, и есть большая вероятность, что вы никогда не узнаете его, даже если попытаетесь. В общем, вы хотите, чтобы это значение было как можно ниже.
На сайте ecomodder.com вы можете найти таблицу коэффициентов аэродинамического сопротивления для многих распространенных современных моделей автомобилей. За исключением прототипов, коэффициент аэродинамического сопротивления в этом списке колеблется от c = 0,25 для Honda Insight до c = 0,58 для Jeep Wrangler TJ Soft Top. Среднее значение с = 0,33. В первом приближении вы можете оценить коэффициент аэродинамического сопротивления вашего автомобиля, поместив его в этот диапазон в зависимости от того, насколько обтекаемым он выглядит по сравнению со средним автомобилем.
Используя уравнение: мощность равна силе, умноженной на скорость, мы можем использовать приведенную выше формулу, чтобы узнать, сколько мощности (в Вт) нам нужно обеспечить, чтобы противостоять сопротивлению воздуха при определенной скорости:
P = F · v = 0,5 · c · D · A · v³
Конечно, мы можем обратить это уравнение. Учитывая, что наша машина способна обеспечить определенное количество мощности P, это максимальная скорость v, которую мы можем достичь:
v = (2 · P / (c · D · A)) 1/3
Из формулы видно, что максимальная скорость растет пропорционально третьему корню из мощности автомобиля, а это означает, что при увеличении мощности в восемь раз максимальная скорость удваивается. Таким образом, даже незначительное увеличение максимальной скорости должно сопровождаться значительным увеличением выходной мощности.
Обратите внимание на то, что мы должны вводить мощность в стандартных физических единицах ватт, а не в часто используемых единицах лошадиных сил. К счастью, преобразование очень простое, просто умножьте мощность на 746, чтобы получить ватт.
Проверим формулу.
—————————
Я езжу на десятилетнем Mercedes C180 Compressor. Согласно домашней странице Mercedes-Benz, его коэффициент аэродинамического сопротивления составляет c = 0,29, а мощность P = 143 л. с. ≈ 106 680 Вт. Его ширина и высота составляют w = 1,77 м и h = 1,45 м соответственно. Какова максимально возможная скорость?
Сначала нам нужна проецируемая область автомобиля:
A = 1,77 м · 1,45 м ≈ 2,57 м ²
Теперь мы можем использовать формулу: 9003
V = (2. · 106 680 / (0,29 · 1,25 · 2,57) ) 1/3
v ≈ 61,2 м/с ≈ 220,3 км/ч ≈ 136,6 миль/ч
2 реалистичный. Вы вполне можете разогнаться до 200 км/ч, но ускорение в этот момент уже заметно ниже. Если у вас когда-нибудь будет возможность посетить Германию, обязательно возьмите напрокат невероятно быстрый спортивный автомобиль (вы можете арендовать Porsche 911 Carrera всего за 200 долларов в день) и найдите хороший участок на автобане с неограниченным скорость. Но помните: если вы не обгоняете, всегда используйте правую полосу.
Левые полосы зарезервированы для обгона. Никогда не обгоняйте с правой стороны, там вас никто не ждет. И не забывайте почаще смотреть в зеркало заднего вида. Вы можете думать, что едете быстро, но всегда есть кто-то, кто едет еще быстрее. Пусть проходят. И последнее, но не менее важное: оставайтесь сосредоточенными и следите за дорогой. Пробки могут появиться из ниоткуда, и вы не хотите оказаться в кузове грузовика на таких скоростях.
—————————
Самый быстрый серийный автомобиль в настоящее время — Bugatti Veyron Super Sport. Имеет коэффициент аэродинамического сопротивления c = 0,35, ширину w = 2 м, высоту h = 1,19 м и мощность P = 1200 л.с. = 895 200 Вт. Рассчитаем его максимально возможную скорость:
v = ( 2 · 895 200 / ( 0,35 · 1,25 · 2 · 1,19) ) 1/3
v ≈ 119,8 м/с ≈ 431,3 км/ч ≈ 267,4 миль/ч
Кажется ли это необоснованно высоким? Оно делает. Но на самом деле было зафиксировано, что машина движется со скоростью 431 км/ч, так что мы точно попали в цель. Если вы хотите купить этот автомобиль, убедитесь, что на вашем банковском счету есть 4 000 000 долларов.
—————————
Это отрывок из электронной книги «Больше великих формул».
Проверьте мои ЛУЧШИЕ ИЗ более интересных статей по физике.
Источники:
http://ecomodder.com/wiki/index.php/Vehicle_Coefficient_of_Drag_List
http://www.mercedes-benz.de/content/germany/mpc/mpc_germany_website/de/home_mpc/passengercars/home /_used_cars/technical_data.0006.html
http://www.carfolio.com/specifications/models/car/?car=218999
Нравится Загрузка...
Автомобиль массой 5 тонн движется по прямой горизонтальной дороге. Сопротивление его движению прямо пропорционально его скорости. При движении автомобиля со скоростью 78 км/ч сопротивление равно 40 кгс на метрическую тонну массы автомобиля. Учитывая, что максимальная сила двигателя равна 300 кгс, определить максимальную скорость автомобиля 𝑣 и мощность 𝑃, при которой работает его двигатель на этой скорости.
Автомобиль массой пять тонн движение по прямой горизонтальной дороге. Сопротивление его движению равно прямо пропорциональна его скорости. Когда машина едет со скоростью 78 километров в час, сопротивление равно 40 килограммам веса на метрическую тонну масса автомобиля. Учитывая, что максимальная сила двигатель массой 300 кг, определите максимальную скорость автомобиля 𝑣 и мощность 𝑃 при которой его двигатель работает на этой скорости.
Начнем с наброска схему для моделирования ситуации. У нас есть автомобиль массой пять метрических тонн, движущихся по прямой горизонтальной дороге. Нам говорят, что сопротивление его движение 𝑅 прямо пропорционально его скорости 𝑣. Так как 𝑅 прямо пропорционально к 𝑣, мы знаем, что 𝑅 равно некоторой константе 𝐾, умноженной на 𝑣. И мы можем вычислить эту константу 𝐾, разделив сопротивление 𝑅 на скорость 𝑣. Нам говорят, что когда машина при движении со скоростью 78 км/ч сопротивление равно 40 кг веса. за метрическую тонну. Так как автомобиль имеет массу пять метрических тонн, сопротивление равно 200 килограммам веса, так как 40 умножить на пять 200.
Нам также говорят, что максимальная мощность двигателя 300 кг. Это происходит, когда автомобиль движется с максимальной скоростью 𝑣, которую мы пытаемся вычислить. Как уже упоминалось, сопротивление здесь будет равно 𝐾 умноженному на 𝑣. Поскольку автомобиль движется на своей максимальной скорости, мы знаем, что ускорение будет равно нулю. А также расчет максимального скорости 𝑣, нам нужно рассчитать мощность 𝑃, на которой работает двигатель при этом скорость. Сделаем это по формуле 𝑃 равно 𝐹, умноженному на 𝑣.
Возвращаясь к нашей первой диаграмме, мы видим, что вопрос дает нам значения в нестандартных единицах. Для того, чтобы преобразовать 78 километров в час в стандартные единицы метры в секунду, напомним, что 1000 метров в одном километре и 3600 секунд в одном часе. Это означает, что мы можем умножить 78 на 1000, а затем разделить на 3600. Это то же самое, что 78 разделить на 3.6, что равно 65 по трем или 21,6 повторяющимся метрам в секунду. Нам также необходимо преобразовать сопротивление от килограмм-веса до ньютонов. А один килограмм веса равен 90,8 ньютона. Умножение 200 на 9,8 дает нам 1960. Сопротивление движению автомобиля составляет 1960 ньютонов, когда его скорость составляет 65 более трех метров в секунду.
Теперь мы можем использовать эти значения для вычислить константу 𝐾. Это равно 1960 разделить на 65 более трех. Так как деление на дробь является то же, что и умножение на обратное, это то же самое, что 1960, умноженное на три больше 65, что дает нам значение 𝐾, равное 1176 больше 13,
Теперь рассмотрим наш второй схема, где автомобиль движется с максимальной скоростью. Начнем с преобразования 300 килограмм-вес сколько ньютонов. Умножение 300 на 9,8 дает нам 2940. Максимальная сила автомобиля двигатель 2940 ньютон. Теперь мы можем использовать эту информацию для рассчитать максимальную скорость автомобиля 𝑣. Второй закон Ньютона гласит, что 𝐹 равно 𝑚𝑎. Сумма векторных сил равна равно массе, умноженной на ускорение. В одном 1000 килограммов тонна. Следовательно, масса автомобиля 5000 килограммов. Если мы возьмем положительное направление чтобы быть направлением движения, сумма наших сил равна 2940 минус 1176 больше 13 𝑣. Это равно массе 5000 умножить на нулевое ускорение.
Правая часть уравнения равен нулю. И тогда мы можем добавить 1176 к 13 𝑣 в обе стороны. Разделив на 1176 на 13, мы получаем 𝑣 равно 65 на два или 32,5. Максимальная скорость автомобиля 32,5 метров в секунду. Чтобы преобразовать это обратно в километров в час, мы можем умножить 32,5 на 3,6. Это равно 117. Максимальная скорость автомобиля 117. километров в час.
Теперь мы можем рассчитать мощность при который работает двигатель, умножая силу 2940 ньютонов на скорость 32,5 метра в секунду.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
