ทางเข้าวิธีหาแรงต้านทาน จะทราบความต้านทานของอากาศได้อย่างไร? เอาชนะแรงเสียดทานต่างๆ
เมื่อวัตถุใดๆ เคลื่อนที่บนพื้นผิวหรือในอากาศ แรงที่ขัดขวางจะเกิดขึ้นจะเกิดขึ้น พวกมันเรียกว่าแรงต้านทานหรือแรงเสียดทาน ในบทความนี้ เราจะบอกวิธีค้นหาแรงลากและดูปัจจัยที่มีอิทธิพล
ในการกำหนดแรงต้านทานจำเป็นต้องใช้กฎข้อที่สามของนิวตัน ค่านี้เป็นตัวเลขเท่ากับแรงที่ต้องใช้ในการทำให้วัตถุเคลื่อนที่เท่าๆ กันบนพื้นผิวแนวราบ ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้ไดนาโมมิเตอร์ แรงต้านทานคำนวณโดยสูตร F=μ*m*g ตามสูตรนี้ ค่าที่ต้องการจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลกาย ควรพิจารณาว่าสำหรับการคำนวณที่ถูกต้องจำเป็นต้องเลือกμ - ค่าสัมประสิทธิ์ที่ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้รองรับ คำนึงถึงวัสดุของรายการด้วย ค่าสัมประสิทธิ์นี้ถูกเลือกตามตาราง ในการคำนวณ จะใช้ค่าคงที่ g ซึ่งเท่ากับ 9.8 m/s2มีรูปร่างเพรียวบาง ปลาเคลื่อนที่เร็วมากในน้ำด้วยลำตัวเพรียวบางที่ปกคลุมไปด้วยเมือกซึ่งช่วยลดการเสียดสีแรงต้านทานไม่ได้ส่งผลเสียต่อการเคลื่อนที่ของรถยนต์เสมอไป ในการดึงรถออกจากโคลนคุณต้องเททรายหรือหินบดไว้ใต้ล้อ ด้วยแรงเสียดทานที่เพิ่มขึ้นทำให้รถสามารถรับมือกับดินแอ่งน้ำและโคลนได้ดี
การต้านทานทางอากาศจะใช้ในระหว่างการดิ่งพสุธา ผลจากการเสียดสีระหว่างหลังคากับอากาศ ความเร็วในการเคลื่อนที่ของนักกระโดดร่มชูชีพจึงลดลง ซึ่งช่วยให้เขาสามารถกระโดดร่มได้โดยไม่ทำร้ายชีวิต นักปั่นจักรยาน นักขี่มอเตอร์ไซค์ คนขับ คนขับ นักบิน หรือกัปตันเรือทุกคนรู้ดีว่ารถของเขามีขีดจำกัดความเร็ว ซึ่งไม่อาจเกินความพยายามใดๆ ได้ คุณสามารถกดคันเร่งได้มากเท่าที่ต้องการ แต่เป็นไปไม่ได้ที่จะ "บีบ" ออกจากรถเพิ่มอีกกิโลเมตรต่อชั่วโมง ความเร็วที่พัฒนาแล้วทั้งหมดใช้เพื่อเอาชนะ.
แรงต้านทานการเคลื่อนที่
เอาชนะแรงเสียดทานต่างๆ ตัวอย่างเช่น รถยนต์มีเครื่องยนต์ที่มีกำลังห้าสิบแรงม้า - เมื่อคนขับกดแก๊สจนสุดเพลาข้อเหวี่ยง เครื่องยนต์เริ่มทำการปฏิวัติสามพันหกร้อยรอบต่อนาที ลูกสูบวิ่งขึ้นและลงอย่างบ้าคลั่ง วาล์วกำลังกระโดด เกียร์หมุน และรถกำลังเคลื่อนที่แม้ว่าจะเร็วมาก แต่เท่า ๆ กันอย่างสมบูรณ์ และแรงฉุดทั้งหมดของเครื่องยนต์ก็ใช้ในการเอาชนะแรงต้านทาน โดยเฉพาะการเคลื่อนไหวเอาชนะแรงเสียดทานต่างๆ - ตัวอย่างเช่น นี่คือวิธีการกระจายแรงขับของเครื่องยนต์ระหว่าง "ฝ่ายตรงข้าม" -ประเภทต่างๆ- ด้วยความเร็วรถหนึ่งร้อยกิโลเมตรต่อชั่วโมง:
- ประมาณสิบหกเปอร์เซ็นต์ของแรงฉุดของมอเตอร์ถูกใช้ไปกับการเอาชนะแรงเสียดทานในตลับลูกปืนและระหว่างเกียร์
- เพื่อเอาชนะแรงเสียดทานของล้อที่กลิ้งอยู่บนถนน - ประมาณยี่สิบสี่เปอร์เซ็นต์
หกสิบเปอร์เซ็นต์ของแรงฉุดของรถถูกใช้ไปกับการเอาชนะแรงต้านของอากาศ
การไขลาน- เมื่อพิจารณาถึงแรงต้านทานการเคลื่อนที่ เช่น:
- แรงเสียดทานของการเลื่อนลดลงเล็กน้อยเมื่อเพิ่มความเร็ว
- แรงเสียดทานจากการกลิ้งเปลี่ยนแปลงน้อยมากการไขลาน
ทหารปืนใหญ่เริ่มสนใจเรื่องการต้านทานอากาศ
แรงต้านอากาศก่อนอื่นเลย พวกทหารปืนใหญ่เริ่มให้ความสนใจ- พวกเขาพยายามทำความเข้าใจว่าทำไมกระสุนปืนใหญ่จึงไม่บินได้ไกลเท่าที่พวกเขาต้องการ การคำนวณแสดงให้เห็นว่าหากไม่มีอากาศบนโลก กระสุนปืนใหญ่เจ็ดสิบหกมิลลิเมตร คงจะบินไปได้อย่างน้อยยี่สิบสามกิโลเมตรครึ่งแต่ในความเป็นจริงมันก็แค่ตกเท่านั้น ห่างจากปืนเจ็ดกิโลเมตร- หายไปเนื่องจากแรงต้านของอากาศ เป็นระยะทางสิบหกกิโลเมตรครึ่ง- น่าเสียดาย แต่คุณไม่สามารถทำอะไรได้! พลปืนใหญ่ปรับปรุงปืนและกระสุน โดยอาศัยการคาดเดาและความเฉลียวฉลาดเป็นหลัก เกิดอะไรขึ้นกับกระสุนปืนในอากาศในตอนแรกไม่ทราบ ฉันอยากจะดูโพรเจกไทล์ที่บินได้และดูว่ามันตัดผ่านอากาศได้อย่างไร แต่โพรเจกไทล์นั้นบินได้เร็วมาก ดวงตาไม่สามารถจับการเคลื่อนไหวของมันได้ และอากาศก็มองไม่เห็นมากขึ้นไปอีก ความปรารถนาดูเหมือนจะเป็นไปไม่ได้ แต่การถ่ายภาพก็เข้ามาช่วยเหลือ ด้วยแสงประกายไฟฟ้า ทำให้สามารถถ่ายภาพกระสุนที่กำลังบินได้ ประกายไฟวาบขึ้นและส่องสว่างกระสุนที่บินอยู่หน้าเลนส์กล้องชั่วครู่หนึ่ง ความฉลาดของมันเพียงพอที่จะจับภาพไม่เพียงแค่กระสุนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอากาศที่มันตัดผ่านด้วย ภาพถ่ายมีแถบสีเข้มทอดยาวจากกระสุนไปด้านข้าง ด้วยรูปถ่ายทำให้ชัดเจนว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อกระสุนปืนลอยขึ้นไปในอากาศ เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ช้า อนุภาคอากาศจะเคลื่อนตัวไปข้างหน้าอย่างสงบและแทบจะไม่รบกวนวัตถุนั้น แต่เมื่อมันเคลื่อนที่เร็ว ภาพจะเปลี่ยนไป อนุภาคอากาศจะไม่มีเวลาแยกออกจากกันอีกต่อไป กระสุนปืนบินและขับอากาศไปข้างหน้าและอัดแน่นเช่นเดียวกับลูกสูบปั๊ม ยิ่งความเร็วสูง การบีบอัดและการบดอัดก็จะยิ่งมากขึ้น เพื่อให้โพรเจกไทล์เคลื่อนที่เร็วขึ้นและเจาะอากาศอัดได้ดีขึ้น หัวของมันจะแหลมแถบอากาศหมุนวน
ภาพถ่ายกระสุนบินแสดงให้เห็น เธอมีอะไรปรากฏอยู่ข้างหลัง แถบอากาศวน- พลังงานส่วนหนึ่งของกระสุนหรือกระสุนปืนก็ถูกใช้ไปกับการก่อตัวของกระแสน้ำวนด้วย ดังนั้นด้านล่างของกระสุนและกระสุนจึงเริ่มเอียงซึ่งจะช่วยลดความต้านทานต่อการเคลื่อนที่ในอากาศ ต้องขอบคุณด้านล่างที่เอียงทำให้ระยะของกระสุนปืนปืนใหญ่เจ็ดสิบหกมิลลิเมตรถึง สิบเอ็ด - สิบสองกิโลเมตร.แรงเสียดทานของอนุภาคอากาศ
เมื่อบินอยู่ในอากาศ ความเร็วในการเคลื่อนที่ยังได้รับผลกระทบจากแรงเสียดทานของอนุภาคอากาศกับผนังของวัตถุที่กำลังบินอีกด้วย แรงเสียดทานนี้มีขนาดเล็ก แต่ยังคงมีอยู่และทำให้พื้นผิวร้อนขึ้น ดังนั้นเราจึงต้องทาสีเครื่องบินด้วยสีมันและเคลือบด้วยสารเคลือบเงาการบินแบบพิเศษ ดังนั้นแรงต้านทานต่อการเคลื่อนที่ในอากาศของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ทั้งหมดจึงเกิดขึ้นเนื่องจากปรากฏการณ์ที่แตกต่างกันสามประการ:- ซีลอากาศด้านหน้า
- การก่อตัวของกระแสน้ำวนด้านหลัง
- แรงเสียดทานอากาศเล็กน้อยบนพื้นผิวด้านข้างของวัตถุ
ทนทานต่อการเคลื่อนไหวบนฝั่งน้ำ
วัตถุที่เคลื่อนที่ในน้ำ - ปลา, เรือดำน้ำ, ทุ่นระเบิดอัตตาจร - ตอร์ปิโด ฯลฯ - เผชิญหน้าขนาดใหญ่ ต้านทานการเคลื่อนไหวทางฝั่งน้ำ- เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น แรงต้านทานในน้ำจะเติบโตเร็วกว่าในอากาศด้วยซ้ำ ดังนั้นความหมาย รูปร่างเพรียวบางเพิ่มขึ้น เพียงแค่ดูรูปร่างของหอก เธอต้องไล่ตามปลาตัวเล็ก ๆ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญสำหรับเธอที่น้ำจะต้านทานการเคลื่อนไหวของมันได้น้อยที่สุด
รูปร่างของปลาถูกกำหนดให้กับตอร์ปิโดที่ขับเคลื่อนด้วยตนเองซึ่งจะต้องโจมตีเรือศัตรูอย่างรวดเร็วโดยไม่ให้โอกาสพวกเขาหลบเลี่ยงการระเบิด เมื่อไร เรือยนต์วิ่งข้ามผิวน้ำหรือเรือตอร์ปิโดเข้าโจมตีคุณจะเห็นได้ว่าธนูคมของเรือหรือเรือตัดคลื่นอย่างไรทำให้พวกมันกลายเป็นโฟมสีขาวเหมือนหิมะและด้านหลังท้ายเรือเบรกเกอร์เดือดและมีแถบน้ำฟอง ยังคงอยู่ การกันน้ำมีลักษณะคล้ายกับแรงต้านของอากาศ - คลื่นวิ่งไปทางขวาและซ้ายของเรือ และความปั่นป่วนก่อตัวขึ้นด้านหลัง - เบรกเกอร์ฟอง แรงเสียดทานระหว่างน้ำกับส่วนที่จมอยู่ใต้น้ำของเรือก็ส่งผลกระทบต่อเช่นกัน ความแตกต่างระหว่างการเคลื่อนที่ในอากาศและการเคลื่อนที่ในน้ำก็คือน้ำเป็นของเหลวที่ไม่สามารถอัดตัวได้ และไม่มี "เบาะ" ที่อัดแน่นอยู่ด้านหน้าเรือที่จะต้องทะลุผ่าน แต่ ความหนาแน่นของน้ำมากกว่าความหนาแน่นของอากาศเกือบพันเท่า- ความหนืดของน้ำก็มีความสำคัญเช่นกัน น้ำไม่ได้แยกออกจากด้านหน้าเรืออย่างเต็มใจและง่ายดาย ดังนั้นความต้านทานต่อการเคลื่อนไหวที่ให้กับวัตถุจึงดีมาก เช่น ลองดำน้ำใต้น้ำและปรบมือตรงนั้น วิธีนี้ใช้ไม่ได้ผล - น้ำไม่ยอมให้ทำแบบนั้น ความเร็วของเรือเดินทะเลนั้นต่ำกว่าความเร็วของเรืออากาศอย่างมาก เรือเดินทะเลที่เร็วที่สุด - เรือตอร์ปิโด - เข้าถึงความเร็วห้าสิบนอตและเครื่องร่อนร่อนไปตามผิวน้ำ - มากถึงหนึ่งร้อยยี่สิบนอต (ปมเป็นหน่วยความเร็วทางทะเล หนึ่งปมคือ 1,852 เมตรต่อชั่วโมง) กำลังปฏิบัติการบนถนนที่ใช้เพื่อเอาชนะความต้านทานนั้นมีมาก (ดูรูป) เช่น เพื่อรักษาการเคลื่อนไหวให้สม่ำเสมอ (190 กม./ชม) รถเก๋ง 4 ประตู น้ำหนัก 1670 กก, บริเวณส่วนกลาง 2.05 ม. 2, C x = 0.45 ต้องประมาณ 120 กิโลวัตต์กำลัง โดย 75% ของกำลังที่ใช้ไปกับการลากตามหลักอากาศพลศาสตร์ กำลังที่ใช้เพื่อเอาชนะแรงต้านทางอากาศพลศาสตร์และแรงต้านของถนน (การหมุน) จะเท่ากันโดยประมาณที่ความเร็ว 90 กม./ชม. และรวมเป็น 20 - 25 กิโลวัตต์.
หมายเหตุบนภาพ : เส้นทึบ– ความต้านทานตามหลักอากาศพลศาสตร์ เส้นประ – ความต้านทานการหมุน
แรงต้านอากาศ ร วเกิดจากการเสียดสีในชั้นอากาศที่อยู่ติดกับพื้นผิวรถ การอัดอากาศโดยรถที่กำลังเคลื่อนที่ การสะสมของอากาศด้านหลังรถ และการเกิดกระแสน้ำวนในชั้นอากาศรอบๆ รถ ปริมาณการลากตามหลักอากาศพลศาสตร์ของรถยนต์ได้รับอิทธิพลจากปัจจัยอื่นๆ หลายประการ โดยปัจจัยหลักคือรูปร่าง เพื่อเป็นตัวอย่างอย่างง่าย ผลกระทบของรูปทรงของรถที่มีต่อการลากตามหลักอากาศพลศาสตร์จะแสดงไว้ในแผนภาพด้านล่าง
ทิศทางการเคลื่อนที่ของยานพาหนะ
ส่วนสำคัญของแรงต้านอากาศทั้งหมดคือแรงต้านทานด้านหน้า ซึ่งขึ้นอยู่กับพื้นที่ด้านหน้า (พื้นที่ที่ใหญ่ที่สุด ภาพตัดขวางรถ).
ในการกำหนดแรงต้านของอากาศให้ใช้การพึ่งพาดังต่อไปนี้:
ร ว = 0.5 วินาที x ρ F v n ,
ที่ไหน ซีเอ็กซ์– ค่าสัมประสิทธิ์ที่แสดงลักษณะรูปร่างของตัวถังและคุณภาพอากาศพลศาสตร์ของรถ ( ค่าสัมประสิทธิ์การลาก);
เอฟ- พื้นที่ส่วนหน้าของรถ (พื้นที่ฉายภาพบนระนาบตั้งฉากกับแกนตามยาว) ม. 2;
โวลต์- ความเร็วของยานพาหนะ เมตร/วินาที;
n- เลขชี้กำลัง (สำหรับความเร็วของยานพาหนะจริงจะเท่ากับ 2)
ρ - ความหนาแน่นของอากาศ:
, กก./ลบ.ม. 3,
ที่ไหน ρ 0 = 1,189 กก./ม 3 , หน้า 0 = 0,1 MPa, ที 0 = 293ถึง– ความหนาแน่น ความดัน และอุณหภูมิอากาศที่ สภาวะปกติ;
ρ , ร, ต– ความหนาแน่น ความดัน และอุณหภูมิอากาศภายใต้สภาวะการออกแบบ
เมื่อคำนวณพื้นที่ส่วนหน้า เอฟรถยนต์นั่งส่วนบุคคลที่มีตัวถังมาตรฐานถูกกำหนดโดยสูตรโดยประมาณ:
เอฟ = 0,8วี ก เอ็น ก,
ที่ไหน ในกรัม- ความกว้างโดยรวมของตัวรถ ม;
เอ็นจี- ความสูงโดยรวมของรถ ม.
สำหรับรถโดยสารและรถบรรทุกที่มีตัวถังรถตู้หรือผ้าใบกันน้ำ:
เอฟ = 0,9วี จี เอ็น จี.
สำหรับสภาพการทำงานของยานพาหนะ ความหนาแน่นของอากาศเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย ( ρ = 1,24…1,26 กก./ลบ.ม. 3- ทดแทนงาน ( 0.5 วินาที x ρ) , ผ่าน ถึง wเราได้รับ:
ร ว = ถึง w·F·v 2 ,
ที่ไหน ถึง w– เพรียวลมสัมประสิทธิ์- ตามคำนิยาม มันแสดงถึงแรงเฉพาะใน เอ็นต้องเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 1 เมตร/วินาทีในอากาศของร่างที่กำหนดโดยมีพื้นที่หน้า 1 ม 2:
,ยังไม่มีข้อความ 2 / ม. 4.
งาน ( ถึง w ·F) ถูกเรียก ปัจจัยต้านทานอากาศหรือ ปัจจัยเพรียวลมการกำหนดลักษณะขนาดและรูปทรงของรถโดยสัมพันธ์กับคุณสมบัติเพรียวบาง (คุณสมบัติแอโรไดนามิก)
อัตราต่อรองเฉลี่ย ซีเอ็กซ์, กิโลวัตต์และพื้นที่ส่วนหน้า เอฟสำหรับรถยนต์ประเภทต่างๆ ดังตาราง 2.1.
ตารางที่ 2.1.
พารามิเตอร์ที่แสดงถึงคุณสมบัติแอโรไดนามิกของรถยนต์:
ค่าที่ทราบของสัมประสิทธิ์แอโรไดนามิก ซีเอ็กซ์และ กิโลวัตต์และพื้นที่หน้าตัดโดยรวม (ส่วนกลางเรือ) เอฟสำหรับรถยนต์ที่ผลิตจำนวนมากบางรุ่น (ตามผู้ผลิต) แสดงไว้ในตาราง 1 2.1.- ก.
ตารางที่ 2.1-ก
ค่าสัมประสิทธิ์แอโรไดนามิกและพื้นที่ด้านหน้าของรถยนต์:
| № | รถยนต์ | ซีเอ็กซ์ | ถึง w | เอฟ |
| วอซ-2121 | 0,56 | 0,35 | 1,8 | |
| วอซ-2110 | 0,334 | 0,208 | 2,04 | |
| เอ็ม-2141 | 0,38 | 0,24 | 1,89 | |
| แก๊ซ-2410 | 0,34 | 0,3 | 2,28 | |
| แก๊ซ-3105 | 0,32 | 0,22 | 2,1 | |
| แก๊ซ-3110 | 0,56 | 0,348 | 2,28 | |
| แก๊ซ-3111 | 0,453 | 0,282 | 2,3 | |
| “โอเค” | 0,409 | 0,255 | 1,69 | |
| UAZ-3160 (รถจี๊ป) | 0,527 | 0,328 | 3,31 | |
| GAZ-3302 ออนบอร์ด | 0,59 | 0,37 | 3,6 | |
| รถตู้ GAZ-3302 | 0,54 | 0,34 | 5,0 | |
| ZIL-130 ออนบอร์ด | 0,87 | 0,54 | 5,05 | |
| KamAZ-5320 ออนบอร์ด | 0,728 | 0,453 | 6,0 | |
| กันสาด KamAZ-5320 | 0,68 | 0,43 | 7,6 | |
| MAZ-500A กันสาด | 0,72 | 0,45 | 8,5 | |
| MAZ-5336 กันสาด | 0,79 | 0,52 | 8,3 | |
| กันสาด ZIL-4331 | 0,66 | 0,41 | 7,5 | |
| ZIL-5301 | 0,642 | 0,34 | 5,8 | |
| อูราล-4320 (ทหาร) | 0,836 | 0,52 | 5,6 | |
| คราซ (ทหาร) | 0,551 | 0,343 | 8,5 | |
| รถบัส LiAZ (เมือง) | 0,816 | 0,508 | 7,3 | |
| รถบัส PAZ-3205 (เมือง) | 0,70 | 0,436 | 6,8 | |
| รถบัสอิคารัส (เมือง) | 0,794 | 0,494 | 7,5 | |
| เมอร์เซเดส-อี | 0,322 | 0,2 | 2,28 | |
| เมอร์เซเดส-เอ (คอมบิ) | 0,332 | 0,206 | 2,31 | |
| เมอร์เซเดส-เอ็มแอล(รถจี๊ป) | 0,438 | 0,27 | 2,77 | |
| ออดี้ เอ-2 | 0,313 | 0,195 | 2,21 | |
| ออดี้ เอ-3 | 0,329 | 0,205 | 2,12 | |
| ออดี้ เอส 3 | 0,336 | 0,209 | 2,12 | |
| ออดี้ เอ-4 | 0,319 | 0,199 | 2,1 | |
| บีเอ็มดับเบิลยู 525i | 0,289 | 0,18 | 2,1 | |
| บีเอ็มดับเบิลยู-3 | 0,293 | 0,182 | 2,19 | |
| ซีตรอง เอ็กซ์ ซาร่า | 0,332 | 0,207 | 2,02 | |
| รถพ่วง ดีเอเอฟ 95 | 0,626 | 0,39 | 8,5 | |
| เฟอร์รารี 360 | 0,364 | 0,227 | 1,99 | |
| เฟอร์รารี่ 550 | 0,313 | 0,195 | 2,11 | |
| เฟียต ปุนโต 60 | 0,341 | 0,21 | 2,09 | |
| ฟอร์ด เอสคอร์ท | 0,362 | 0,225 | 2,11 | |
| ฟอร์ด มอนเดโอ | 0,352 | 0,219 | 2,66 | |
| ฮอนด้าซีวิค | 0,355 | 0,221 | 2,16 | |
| จากัวร์ เอส | 0,385 | 0,24 | 2,24 | |
| จากัวร์ เอ็กซ์เค | 0,418 | 0,26 | 2,01 | |
| รถจี๊ป เชโรกี | 0,475 | 0,296 | 2,48 | |
| แม็คลาเรน เอฟ 1 สปอร์ต | 0,319 | 0,198 | 1,80 | |
| มาสด้า 626 | 0,322 | 0,20 | 2,08 | |
| มิตซูบิชิ โคลท์ | 0,337 | 0,21 | 2,02 | |
| มิตซูบิชิ สเปซสตาร์ | 0,341 | 0,212 | 2,28 | |
| นิสสัน อัลเมร่า | 0,38 | 0,236 | 1,99 | |
| นิสสัน แม็กซิม่า | 0,351 | 0,218 | 2,18 | |
| โอเปิ้ล แอสตร้า | 0,34 | 0,21 | 2,06 | |
| เปอโยต์ 206 | 0,339 | 0,21 | 2,01 | |
| เปอโยต์ 307 | 0,326 | 0,203 | 2,22 | |
| เปอโยต์ 607 | 0,311 | 0,19 | 2,28 | |
| ปอร์เช่ 911 | 0,332 | 0,206 | 1,95 | |
| เรโนลต์ คลีโอ | 0,349 | 0,217 | 1,98 | |
| เรโนลต์ ลากูน่า | 0,318 | 0,198 | 2,14 | |
| สโกด้า เฟลิเซีย | 0,339 | 0,21 | 2,1 | |
| ซูบารุ อิมเพรสซ่า | 0,371 | 0,23 | 2,12 | |
| ซูซูกิ อัลโต | 0,384 | 0,239 | 1,8 | |
| โตโยต้า โคโรลา | 0,327 | 0,20 | 2,08 | |
| โตโยต้า อเวนซิส | 0,327 | 0,203 | 2,08 | |
| โฟล์คสวาเก้น ลูโป | 0,316 | 0,197 | 2,02 | |
| โฟล์คสวาเกน บีเทิล | 0,387 | 0,24 | 2,2 | |
| โฟล์คสวาเก้น โบร่า | 0,328 | 0,204 | 2,14 | |
| วอลโว่ เอส 40 | 0,348 | 0,217 | 2,06 | |
| วอลโว่ เอส 60 | 0,321 | 0,20 | 2,19 | |
| วอลโว่ เอส 80 | 0,325 | 0,203 | 2,26 | |
| รถบัสวอลโว่ B12 (นักท่องเที่ยว) | 0,493 | 0,307 | 8,2 | |
| รถบัส MAN FRH422 (เมือง) | 0,511 | 0,318 | 8,0 | |
| Mercedes 0404 (ระหว่างเมือง) | 0,50 | 0,311 | 10,0 |
บันทึก:ซีเอ็กซ์,N s 2 / m กก.; ถึง w, ยังไม่มีข้อความ 2 / ม. 4– ค่าสัมประสิทธิ์แอโรไดนามิก
เอฟ, ม. 2– บริเวณส่วนหน้าของตัวรถ
สำหรับรถยนต์ที่มี ความเร็วสูงการเคลื่อนไหวความแข็งแกร่ง ร วมีความหมายที่โดดเด่น แรงต้านของอากาศถูกกำหนดโดยความเร็วสัมพัทธ์ของรถและอากาศ ดังนั้นเมื่อพิจารณาแล้ว ควรคำนึงถึงอิทธิพลของลมด้วย
จุดที่ใช้แรงต้านอากาศที่เกิดขึ้น ร ว(ศูนย์กลางใบเรือ) อยู่ในระนาบแนวขวาง (ส่วนหน้า) ของความสมมาตรของตัวรถ ความสูงของศูนย์กลางนี้เหนือพื้นผิวรองรับของถนน ฮ วมีผลกระทบอย่างมากต่อเสถียรภาพของรถเมื่อขับขี่ด้วยความเร็วสูง
เพิ่มขึ้น ร วอาจนำไปสู่ความจริงที่ว่าโมเมนต์พลิกคว่ำตามยาว ร ว· ฮ วจะขนถ่ายล้อหน้าของรถมากจนล้อหลังจะสูญเสียการควบคุมเนื่องจากล้อที่บังคับเลี้ยวสัมผัสกับถนนไม่ดี ลมด้านข้างอาจทำให้รถลื่นไถลได้ ซึ่งมีแนวโน้มสูงว่าจุดศูนย์กลางใบเรือจะสูงขึ้น
อากาศที่เข้าสู่ช่องว่างระหว่างด้านล่างของรถกับถนนจะสร้างความต้านทานต่อการเคลื่อนไหวเพิ่มเติมเนื่องจากผลของกระแสน้ำวนที่รุนแรง เพื่อลดความต้านทานนี้ ขอแนะนำให้จัดวางส่วนหน้าของรถเพื่อป้องกันไม่ให้อากาศที่เข้ามาเข้ามาทางด้านล่างของรถ
เมื่อเปรียบเทียบกับยานพาหนะคันเดียว ค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านอากาศของรถไฟวิ่งบนถนนที่มีรถพ่วงแบบธรรมดาจะสูงกว่า 20...30% และสำหรับรถพ่วงล้อที่ 5 - ประมาณ 10% เสาอากาศ,กระจก รูปร่าง,แร็คหลังคา, ไฟหน้าเพิ่มเติมและส่วนที่ยื่นออกมาอื่นๆ หรือหน้าต่างที่เปิดอยู่จะช่วยเพิ่มแรงต้านทานอากาศ
ที่ความเร็วรถไม่เกิน 40 กม./ชมความแข็งแกร่ง ร วความต้านทานการหมุนน้อยลง พี เอฟบนถนนยางมะตอย ด้วยความเร็วเกิน 100 กม./ชมแรงต้านทานอากาศเป็นองค์ประกอบหลักของสมดุลการยึดเกาะของรถ
รถบรรทุกมีรูปร่างที่เพรียวบางไม่ดีมีมุมแหลมและมีชิ้นส่วนที่ยื่นออกมาจำนวนมาก เพื่อลด ร วบนรถบรรทุก แฟริ่ง และอุปกรณ์อื่นๆ จะถูกติดตั้งไว้เหนือห้องโดยสาร
แรงยกตามหลักอากาศพลศาสตร์- การปรากฏตัวของแรงตามหลักอากาศพลศาสตร์ในการยกนั้นเกิดจากความแตกต่างของความกดอากาศบนรถจากด้านล่างและด้านบน (โดยการเปรียบเทียบกับแรงยกของปีกเครื่องบิน) ความเด่นของความกดอากาศจากด้านล่างเหนือความกดดันจากด้านบนอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าความเร็วของการไหลของอากาศที่ไหลรอบรถจากด้านล่างนั้นน้อยกว่าจากด้านบนมาก ค่าแรงยกตามหลักอากาศพลศาสตร์ไม่เกิน 1.5% ของน้ำหนักตัวรถเอง ตัวอย่างเช่นสำหรับ รถยนต์นั่งส่วนบุคคล GAZ-3102 "โวลก้า" ยกแรงแอโรไดนามิกด้วยความเร็ว 100 กม./ชมประมาณ 1.3% ของน้ำหนักตัวรถเอง
รถสปอร์ตที่เดินทางด้วยความเร็วสูงได้รับการออกแบบให้ลิฟต์หันลงด้านล่างเพื่อบังคับรถให้วิ่งไปตามถนน บางครั้งรถยนต์ดังกล่าวติดตั้งเครื่องบินแอโรไดนามิกพิเศษเพื่อจุดประสงค์เดียวกัน
ส่วนประกอบทั้งหมดของแรงต้านอากาศนั้นยากต่อการวิเคราะห์ ดังนั้นจึงมีการใช้สูตรเชิงประจักษ์ในทางปฏิบัติซึ่งมีรูปแบบต่อไปนี้สำหรับช่วงความเร็วที่มีลักษณะเฉพาะของรถยนต์จริง:
ที่ไหน กับ เอ็กซ์ – ไร้มิติ ค่าสัมประสิทธิ์การไหลของอากาศขึ้นอยู่กับรูปร่าง; ρ in – ความหนาแน่นของอากาศ ρ in = 1.202…1.225 กก./ลบ.ม. 3 ; ก– พื้นที่ส่วนกลาง (พื้นที่ฉายภาพตามขวาง) ของรถ, ตร.ม. วี– ความเร็วของยานพาหนะ, เมตร/วินาที
พบในวรรณคดี ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานอากาศ เค วี :
เอฟ วี = เค วี กวี 2 , ที่ไหน เค วี =ค เอ็กซ์ ρ วี /2 , – ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานอากาศ, Ns 2 /m 4
…และปัจจัยเพรียวลมถาม วี : ถาม วี = เค วี · ก.
ถ้าแทน กับ เอ็กซ์ทดแทน กับ zแล้วเราจะได้แรงยกตามหลักอากาศพลศาสตร์
พื้นที่ตรงกลางสำหรับรถยนต์:
ก=0.9ข สูงสุด · เอ็น,
ที่ไหน ในสูงสุด – ระยะติดตามยานพาหนะสูงสุด, m; เอ็น– ความสูงของรถ, ม.
แรงถูกส่งไปที่เมตาเซ็นเตอร์ และสร้างโมเมนต์ขึ้นมา
ความเร็วต้านทานการไหลของอากาศโดยคำนึงถึงลม:
โดยที่ β คือมุมระหว่างทิศทางการเคลื่อนที่ของรถกับลม
กับ เอ็กซ์ รถยนต์บางคัน
|
วอซ 2101…07 |
โอเปิ้ล แอสตร้า ซีดาน | |||
|
วาซ 2108…15 | ||||
|
แลนด์โรเวอร์ ฟรีแลนเดอร์ | ||||
|
วาซ 2102…04 | ||||
|
วาซ 2121…214 | ||||
|
รถบรรทุก | ||||
|
รถบรรทุกพร้อมรถพ่วง |
ยกแรงต้านทาน
เอฟ n = ช ก บาป α.
ในการปฏิบัติงานบนท้องถนน ขนาดของความลาดชันมักจะประมาณโดยขนาดของการเพิ่มขึ้นของพื้นผิวถนน ซึ่งสัมพันธ์กับขนาดของการฉายภาพแนวนอนของถนน เช่น แทนเจนต์ของมุม และแสดงว่า ฉันโดยแสดงค่าผลลัพธ์เป็นเปอร์เซ็นต์ หากความลาดชันค่อนข้างน้อยจะไม่อนุญาตให้ใช้ บาปα. และค่า ฉัน ในแง่สัมพัทธ์ สำหรับค่าความชันขนาดใหญ่ ให้แทนที่ บาปα โดยค่าแทนเจนต์ ( ฉัน/100) ยอมรับไม่ได้
แรงต้านทานการเร่งความเร็ว
เมื่อเร่งความเร็วรถ มวลที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้าของรถจะเร่งความเร็ว และมวลที่หมุนจะเร่งความเร็ว ส่งผลให้ความต้านทานต่อการเร่งความเร็วเพิ่มขึ้น การเพิ่มขึ้นนี้สามารถนำมาพิจารณาในการคำนวณหากเราถือว่ามวลของรถเคลื่อนที่ในเชิงแปล แต่ใช้มวลที่เท่ากัน มเอ่อ ใหญ่กว่านิดหน่อย ม a (ในกลศาสตร์คลาสสิก แสดงโดยสมการ Koenig)
เราใช้วิธีของ N.E. Zhukovsky ซึ่งเท่ากับพลังงานจลน์ของมวลเทียบเท่าที่เคลื่อนที่ในเชิงแปลกับผลรวมของพลังงาน:
,
ที่ไหน เจ ง– โมเมนต์ความเฉื่อยของมู่เล่ของเครื่องยนต์และชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้อง N s 2 m (kg m 2) ω ง– ความเร็วเชิงมุมของเครื่องยนต์ rad/s เจ ถึง– โมเมนต์ความเฉื่อยของล้อเดียว
เนื่องจาก ω k = วี ก / ร เค , ω ง = วี ก · ฉัน เคพี · ฉัน โอ / ร เค , ร เค = ร เค 0 ,
แล้วเราก็ได้ 
.
โมเมนต์ความเฉื่อยเจหน่วยส่งกำลังของยานพาหนะ กก. ม 2
|
รถยนต์ |
มู่เล่พร้อมเพลาข้อเหวี่ยง เจ ง |
ล้อขับเคลื่อน (2 ล้อมีดรัมเบรก), เจ k1 |
ขับล้อ (2 ล้อพร้อมดรัมเบรกและเพลาเพลา) เจ k2 |
มาทำการทดแทนกันเถอะ: ม เอ่อ = ม ก · δ,
หากรถยังบรรทุกไม่เต็ม: 
.
หากรถแล่นไป: δ = 1 + δ 2
แรงต้านทานต่อการเร่งความเร็วของยานพาหนะ (ความเฉื่อย): เอฟ และ = ม เอ่อ · ก ก = δ · ม ก · ก ก .
ในการประมาณค่าแรก เราสามารถใช้: δ = 1,04+0,04 ฉัน เคพี 2