Puterea fricțiunii aerodinamice în mașină - Sfaturi practice

Puterea necesară pentru menținerea unui vehicul la o viteză constantă pe teren plan este calculată luând în considerare două forțe de frecare: fricțiunea aerodinamică și fricțiunea solidă. Aceste două forțe se opun deplasării și motorul trebuie să le compenseze.

Restul articolului presupune o viteză stabilizată pe teren plat. Puterile despre care vorbim sunt cele necesare pentru a menține vehiculul la o viteză stabilizată: este, prin urmare, puterea „la volan”. Prin urmare, nu luăm în considerare pierderile din cutia de viteze și alte elemente de transmisie.

Puterea, forța și viteza

Dacă există o forță F (în Newton) care este în aceeași direcție și în direcția opusă deplasării (viteza în m/s), puterea P (în wați) a acestei forțe este scrisă:

P = F.v.cos (F, v) = - F.v (cosinusul unghiului 180 ° dintre F și v este -1)

Pentru a compensa această pierdere de energie (încetinim spontan din cauza fricțiunii!), Motorul asigură deci aceeași putere, dar cu un semn pozitiv:

P = F.v

Prin abuz de limbaj, vom numi și „putere de forță” această valoare pozitivă F.v.

Forța de frecare aerodinamică (Fa)

Fricțiunea aerodinamică apare mai ales la viteză mare: un vânt puternic împinge mai mult decât un vânt slab. În domeniul auto, vitezele și aerodinamica înseamnă că fricțiunea aerodinamică este proporțională cu pătratul vitezei v. Ele sunt, de asemenea, proporționale cu densitatea aerului ρ, cu suprafața frontală S a vehiculului și cu aerodinamica specifică a acestuia Cx.

puterea

Avem astfel relația:

Fa = 1/2.ρ.S.Cx.v²

Valoarea lui ρ (litera rho)

M = masa molară de aer (0,029 kg/mol)

P = presiunea atmosferică (101300Pa)

R = constanta gazului ideal (8,314 J/mol/K)

T = temperatura în K (298K pentru 25 ° C, 273K pentru 0 ° C)

În aceste condiții: ρ = 0,029 x 101300/(8,31 x 298)

ρ = 1,186 kg/m 3 (la 25 ° C) și 1,295 kg/m 3 (la 0 ° C)

Valoarea lui S și Cx

S este suprafața frontală în m² (numită și cuplul principal): suprafață proiectată în plan vertical ortogonal față de vectorul de viteză. Cx descrie aerodinamica inerentă (coeficientul de tragere). Produsul SCx determină forța unui vehicul dat. Această valoare este furnizată de producători și variază pentru mașinile cuprinse între 0,6 și 0,9 m², în general.