Dit is een geweldige vraag die veel samenbrengt van wat we hebben besproken in andere HowStuffWorks artikelen over slepen. En het blijkt dat er een relatief eenvoudige manier is om erachter te komen hoeveel luchtweerstand je auto heeft.
In het artikel Hoe kracht, kracht, koppel en energie werken, heb je de tweede wet van Newton geleerd, die we kunnen herformuleren als kracht (F ) is gelijk aan massa (m ) vermenigvuldigd met versnelling (a ).
F =ma of a =V/m
Wat deze vergelijking betekent, is dat de kracht die op de auto wordt uitgeoefend, ervoor zorgt dat uw auto accelereert. Wanneer u met een constante snelheid doorrijdt, wordt het vermogen dat in de motor wordt geproduceerd, omgezet in kracht op de banden. De sleepkracht werkt in de tegenovergestelde richting en is gelijk aan de kracht die de motor op de banden creëert. Aangezien deze krachten gelijk en tegengesteld zijn, is het net kracht op de auto is nul, dus de auto behoudt zijn constante snelheid. Als je de kracht van de motor wegneemt (bijvoorbeeld door de auto in neutraal te zetten), dan is de enige kracht op de auto de weerstand. Omdat er een netto kracht op de auto staat, begint de auto te vertragen.
Als je de massa van de auto en de versnelling kunt meten, dan kun je de kracht bepalen. U kunt de auto op een stortplaats laten wegen om de massa te bepalen. En je kunt de acceleratie bepalen door te meten hoe lang het duurt voordat de auto afremt als je hem in neutraal zet.
Het zal je helpen de krachten op de auto een beetje te begrijpen voordat je het experiment opzet.
De kracht om een auto over de weg te duwen varieert met de snelheid waarmee de auto rijdt. Het volgt een vergelijking van de volgende vorm:
wegbelastingskracht =a + bv + cv 2
De letter v staat voor de snelheid van de auto, en de letters a , b en c vertegenwoordigen drie verschillende constanten:
Het belangrijkste van deze vergelijking is dat de kracht op de auto heel snel groter wordt bij hoge snelheden. De kracht op de auto bij 70 mph is veel hoger dan de kracht bij 60 mph.
Dit betekent dat we de versnelling in een zeer smal snelheidsbereik willen meten. Iets als 3 mph of 5 km / u zou moeten werken. We doen deze berekening in metrische eenheden omdat ze gemakkelijker zijn om mee te werken.
Laten we zeggen dat je auto een massa heeft van 2.000 kilogram (kg), inclusief jij en je moeder, en je gaat de acceleratie controleren tussen 100 km/u en 95 km/u (wat een gemiddelde snelheid geeft van 97,5 km/u of ongeveer 60 mph, dus doe het op de snelweg waar de maximumsnelheid hoog genoeg is). Kies een vlak stuk weg met weinig verkeer, en doe dit op een dag dat de wind rustig is en het niet regent.
Laat je moeder de auto tot 105 km/u brengen en houd je stopwatch klaar. Zeg tegen je moeder dat ze de auto in neutraal moet zetten, zodat je gaat uitrollen. Wanneer de auto vertraagt tot 100 km/u, start u de timer en stopt u deze wanneer de auto 95 km/u bereikt. Misschien wilt u dit meerdere keren doen, misschien in een andere richting op hetzelfde deel van de snelweg. Noteer alle tijden en maak er een gemiddelde van.
Laten we zeggen dat de gemiddelde tijd 10 seconden was. Nu heb je alle informatie die je nodig hebt om de sleepkracht te berekenen. U hoeft slechts een paar conversies uit te voeren. Je hebt je versnelling nodig in meters per seconde, per seconde (m/s 2 ).
Uw auto vertraagde 5 km/u, dat is 5.000 meter per uur of 1.389 meter per seconde. Het duurde 10 seconden om zoveel te vertragen, dus de versnelling was 0,1389 m/s 2.
Je vult gewoon de massa en de versnelling in de vergelijking F =ma om de kracht te vinden. Er is hier een handige meetconverter.
Dus de kracht op deze hypothetische auto bij 60 mph is ongeveer 60 pond. Dit betekent ook dat om de auto 60 mph te laten rijden, de motor voldoende vermogen moet produceren om 60 pond kracht op de wielen te leveren.
We kunnen ook berekenen hoeveel vermogen dit is. Vermogen is gelijk aan kracht vermenigvuldigd met snelheid. We hoeven dus alleen de kracht in newton te vermenigvuldigen met de snelheid in meters per seconde, dit geeft ons het vermogen in watt.
De gemiddelde snelheid van je testrit was 97,5 km/u, ofwel 27 meter per seconde. Uw vermogen is dus 278 N vermenigvuldigd met 27 m/s =7.500 watt, of 7,5 kilowatt, wat 10 pk is.
