이것은 우리가 다른 시간에 이야기한 많은 것을 하나로 모으는 훌륭한 질문입니다. 드래그에 대한 기사. 그리고, 당신의 차에 얼마나 많은 항력이 있는지 알아보는 비교적 간단한 방법이 있다는 것이 밝혀졌습니다.
힘, 힘, 토크 및 에너지가 작동하는 방법 기사 에서 힘( F )은 질량( m ) 곱하기 가속도( a ) 와 같다고 다시 말할 수 있는 뉴턴의 두 번째 법칙에 대해 배웠습니다 .
F = ma 또는 a = F/m
F = ma 또는 a = F/m
이 방정식이 의미하는 바는 자동차에 가해지는 힘이 자동차를 가속시킨다는 것입니다. 일정한 속도로 주행할 때 엔진 에서 생성된 동력 이 타이어 에 작용하는 힘으로 변환됩니다 . 항력은 반대 방향으로 작용하며 엔진이 타이어에 생성하는 힘과 같습니다. 이 힘은 같고 반대 이므로 자동차에 가해 지는 알짜 힘은 0이므로 자동차는 일정한 속도를 유지합니다. 엔진에서 발생하는 힘을 제거하면(예: 자동차를 중립에 둠으로써) 자동차에 가해지는 유일한 힘은 항력입니다. 자동차에 순 힘이 있기 때문에 자동차는 감속을 시작합니다.
자동차의 질량과 가속도를 측정할 수 있다면 힘을 결정할 수 있습니다. 매립지 에서 차량의 무게 를 측정하여 질량을 결정할 수 있습니다 . 그리고 자동차를 중립에 놓았을 때 감속하는 데 걸리는 시간을 측정하여 가속도를 결정할 수 있습니다.
실험을 설정하기 전에 자동차에 가해지는 힘에 대해 조금 이해하는 데 도움이 될 것입니다.
힘이 도로는 자동차가 주행 속도에 따라 다릅니다 아래로 차를 밀어. 다음 형식의 방정식을 따릅니다.
노면 하중 = a + bv + cv2
도로 하중 = a + bv + cv 2
문자 v 는 자동차의 속도를 나타내고 문자 a , b 및 c 는 세 가지 다른 상수를 나타냅니다.
- 의 구성 요소는 속도에 의존하지 않습니다. 이는 주로 타이어의 구름 저항과 브레이크 패드의 끌림 또는 휠 베어링의 마찰 과 같은 자동차 구성 요소의 마찰로 인해 발생합니다.
- B의 성분은 성분의 마찰에서 유래하고, 타이어의 구름 저항에서.
- C의 구성 요소는 공기의 정면 영역, 항력 계수와 밀도 등의 공기 저항에 영향을주는 것들에서 주로 온다.
이 방정식에서 중요한 것은 자동차에 가해지는 힘이 고속에서 매우 빠르게 커진다는 것입니다. 70mph에서 자동차에 가해지는 힘은 60mph에서 힘보다 훨씬 더 큽니다.
이것은 우리가 매우 좁은 속도 범위에서 가속도를 측정하기를 원한다는 것을 의미합니다. 3mph 또는 5kph와 같은 것이 작동해야 합니다. 작업하기 쉽기 때문에 미터법 단위로 이 계산을 수행합니다.
당신의 자동차의 질량이 당신과 당신의 어머니를 포함하여 2,000kg(kg)이고 100kph에서 95kph 사이의 가속도를 확인하려고 한다고 가정해 봅시다(평균 속도는 97.5kph 또는 약 60mph이므로 제한 속도가 충분히 높은 고속도로). 교통량이 적은 평평한 도로를 선택하고 바람이 잔잔하고 비가 오지 않는 날에 해야 합니다.
엄마에게 시속 105km로 차를 세우고 스톱워치를 준비하세요. 엄마에게 차를 중립에 놓으라고 말해서 코스팅을 시작하십시오. 차가 100kph로 감속되면 타이머를 시작하고 차가 95kph에 도달하면 타이머를 멈춥니다. 이 작업을 여러 번 수행할 수 있으며 고속도로의 같은 부분에서 다른 방향으로 갈 수도 있습니다. 모든 시간을 기록하고 평균하십시오.
평균 시간이 10초라고 가정해 보겠습니다. 이제 항력을 계산하는 데 필요한 모든 정보를 얻었습니다. 몇 가지 변환만 하면 됩니다. 초당 미터(m/s 2 ) 단위의 가속이 필요합니다 .
당신의 자동차는 시속 5,000미터 또는 초당 1.389미터인 5kph를 감속했습니다. 이만큼 감속하는 데 10초가 걸렸으므로 가속도는 0.1389m/s2 였다.
힘을 찾기 위해 질량과 가속도를 방정식 F = ma에 연결 하기만 하면 됩니다. 여기에 편리한 측정 변환기가 있습니다 .
따라서 60mph에서 이 가상 자동차에 가해지는 힘은 약 60파운드입니다. 이것은 또한 자동차를 60mph로 움직이기 위해 엔진이 바퀴에 60파운드의 힘을 가할 수 있는 충분한 동력을 생성해야 함을 의미합니다.
이것이 얼마나 큰 힘인지도 알 수 있습니다. 힘 은 힘에 속도를 곱한 것과 같습니다. 따라서 우리가 해야 할 일은 뉴턴 단위의 힘에 초당 미터 단위의 속도를 곱하는 것입니다. 이것은 와트 단위의 전력을 제공합니다.
테스트 실행의 평균 속도는 97.5kph로 초당 27미터입니다. 따라서 전력은 278N 곱하기 27m/s = 7,500와트 또는 7.5킬로와트, 즉 10마력입니다.
