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¿Cómo medir la resistencia de un automóvil?

¿Cómo medir la resistencia de un automóvil?

Esta es una gran pregunta que reúne mucho de lo que hablamos en otras personas. Comentario de StuffWorks artículos sobre dragado. Y resulta que hay una manera relativamente fácil de aprender la resistencia de su automóvil.

En el artículo Cómo funcionan la fuerza, la potencia, el par y la energía, descubrió la segunda ley de Newton, que podemos reformular como fuerza (F.) es igual a la masa (metro) multiplicado por la aceleración (uno)

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F = pero oa = F / m

F = mío o a = F / m

Esta ecuación significa que la fuerza aplicada al automóvil hará que se acelere. Al conducir a velocidad constante, la potencia producida por el motor se convierte en fuerza en los neumáticos. La fuerza de arrastre actúa en la dirección opuesta y es igual a la fuerza que crea el motor sobre los neumáticos. Dado que estas fuerzas son iguales y opuestas, la reporte la fuerza sobre el automóvil es cero, por lo que el automóvil mantiene constante su velocidad. Si elimina la fuerza producida por el motor (poniendo el automóvil en neutral, por ejemplo), la única fuerza sobre el automóvil es el arrastre. Como hay una fuerza neta sobre el automóvil, el automóvil comenzará a desacelerar.

Si puede medir la masa y la aceleración del automóvil, puede determinar la fuerza. Puede pesar el automóvil en un vertedero para determinar la masa. Y puede determinar la aceleración midiendo cuánto tiempo tarda el automóvil en desacelerar cuando lo coloca en neutral.

Esto te ayudará a comprender algunas de las fuerzas del automóvil antes de comenzar el experimento.

La fuerza para empujar un automóvil a la carretera varía con la rapidez con la que se mueve el automóvil. A continuación se presenta una ecuación como sigue:

fuerza de carga en carretera = a + bv + cv2

transporte por carretera = a + bv + cvdos

La carta v representa la velocidad del coche y las letras uno, B. Y vs representan tres constantes diferentes:

  • El uno componente no depende de la velocidad. Esto se debe principalmente a la resistencia a la rodadura de los neumáticos y la fricción en los componentes del automóvil, como la resistencia de las pastillas de freno o la fricción en los cojinetes de las ruedas.
  • El B. El componente también surge de la fricción de los componentes y la resistencia a la rodadura de los neumáticos.
  • El vs El componente proviene principalmente de cosas que afectan la resistencia aerodinámica, como el área frontal, el coeficiente de resistencia y la densidad del aire.

Lo importante en esta ecuación es que la fuerza ejercida sobre el automóvil aumenta muy rápidamente a alta velocidad. La fuerza sobre el automóvil a 70 mph es mucho mayor que la fuerza a 60 mph.

Esto significa que queremos medir la aceleración en un rango de velocidad muy estrecho. Algo como 3 mph o 5 km / h debería funcionar. Haremos este cálculo en unidades métricas porque son más fáciles de usar.

Suponga que su automóvil tiene una masa de 2000 kilogramos (kg) incluyéndolo a usted y a su madre y que controlará la aceleración entre 100 km / hy 95 km / h (lo que da una velocidad promedio de 97,5 km / ho aproximadamente 60 mph, así que haga esto en la carretera donde el límite de velocidad es bastante alto). Elige un tramo llano con poco tráfico y hazlo en un día en que el viento esté tranquilo y no llueva.

Pídale a su madre que conduzca el automóvil a 105 km / hy prepare el temporizador. Dile a tu mamá que ponga el auto en neutral para que puedas comenzar a girar por inercia. Cuando el automóvil desacelera a 100 km / h, inicie el cronómetro y deténgase cuando el automóvil alcance los 95 km / h. Es posible que desee hacer esto varias veces, tal vez tomando una dirección diferente en el mismo lado de la carretera. Registre todos los tiempos y promedios.

Digamos que el tiempo promedio fue de 10 segundos. Ahora tiene toda la información que necesita para calcular la fuerza de arrastre. Solo necesita hacer algunas conversiones. Necesitas tu aceleración en metros por segundo, por segundo (m / sdos)

Su automóvil desaceleró a 5 km / h, o 5,000 metros por hora, o 1,389 metros por segundo. Se necesitaron 10 segundos para desacelerar tanto que la tasa de aceleración fue de 0.1389 m / s.dos

Solo pones masa y aceleración en la ecuación F = mío para encontrar fuerza. Aquí hay un convertidor de señal útil.

Entonces, la fuerza en esta máquina hipotética de 60 mph es de aproximadamente 60 libras. También significa que, para hacer funcionar el automóvil a 60 mph, el motor debe producir suficiente potencia para producir 60 libras de fuerza en las ruedas.

También podemos determinar el poder que esto representa. La potencia es igual a la fuerza multiplicada por la velocidad. Entonces, todo lo que tenemos que hacer es multiplicar la fuerza en newtons por la velocidad en metros por segundo, lo que nos da la potencia en vatios.

La velocidad media de la prueba fue de 97,5 km / h, o 27 metros por segundo. Su potencia es entonces 278 N multiplicado por 27 m / s = 7.500 vatios, o 7,5 kilovatios, o 10 caballos de fuerza.

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