Det här är en bra fråga som sammanför mycket av det vi har pratat om i andra HowStuffWorks artiklar om drag. Och det visar sig att det finns ett relativt enkelt sätt att lära sig hur mycket motstånd som är på din bil.
I artikeln How Force, Power, Torque and Energy Work lärde du dig om Newtons andra lag, som vi kan omformulera som kraft (F ) är lika med massa (m ) multiplicerat med acceleration (a ).
F =ma eller a =F/m
Vad denna ekvation betyder är att kraften som appliceras på bilen kommer att få din bil att accelerera. När du kör med konstant hastighet omvandlas kraften som produceras i motorn till kraft vid däcken. Dragkraften verkar i motsatt riktning och är lika med kraften som motorn skapar vid däcken. Eftersom dessa krafter är lika och motsatta, är nätet kraften på bilen är noll, så bilen håller sin konstanta hastighet. Om du tar bort kraften som produceras av motorn (genom att till exempel sätta bilen i neutralläge) så är den enda kraften på bilen motståndet. Eftersom det finns en nettokraft på bilen kommer bilen att börja bromsa in.
Om du kan mäta bilens massa och accelerationen kan du bestämma kraften. Du kan få bilen vägd på en deponi för att bestämma massan. Och du kan bestämma accelerationen genom att mäta hur lång tid det tar för bilen att sakta ner när du sätter den i neutralläge.
Det hjälper dig att förstå lite om krafterna på bilen innan du sätter igång experimentet.
Kraften att trycka ner en bil på vägen varierar med hastigheten bilen färdas. Det följer en ekvation av följande form:
väglastkraft =a + bv + cv 2
Bokstaven v representerar bilens hastighet och bokstäverna a , b och c representerar tre olika konstanter:
Det viktiga med denna ekvation är att kraften på bilen blir större mycket snabbt i höga hastigheter. Kraften på bilen vid 70 mph är mycket högre än kraften vid 60 mph.
Det betyder att vi vill mäta accelerationen i ett mycket snävt hastighetsområde. Något som 3 km/h eller 5 km/h borde fungera. Vi kommer att göra den här beräkningen i metriska enheter eftersom de är lättare att arbeta med.
Låt oss säga att din bil har en massa på 2 000 kg (kg) inklusive dig och din mamma, och du ska kontrollera accelerationen mellan 100 km/h och 95 km/h (vilket ger en medelhastighet på 97,5 km/h eller cirka 60 km/h, så gör det på motorvägen där hastighetsgränsen är tillräckligt hög). Du bör välja en plan vägavsnitt med lite trafik och göra det en dag när vinden är lugn och det inte regnar.
Be din mamma få bilen upp till 105 km/h och ha ditt stoppur redo. Säg till din mamma att sätta bilen i neutralläge så att du börjar rulla. När bilen saktar ner till 100 km/h, starta timern och stoppa den när bilen når 95 km/h. Du kanske vill göra detta flera gånger, kanske gå en annan riktning på samma del av motorvägen. Registrera alla tider och snitta dem.
Låt oss säga att den genomsnittliga tiden var 10 sekunder. Nu har du all information du behöver för att beräkna dragkraften. Du behöver bara göra några konverteringar. Du behöver din acceleration i meter per sekund, per sekund (m/s 2 ).
Din bil saktade ner 5 km/h, vilket är 5 000 meter per timme, eller 1 389 meter per sekund. Det tog 10 sekunder att sakta ner så mycket, så accelerationshastigheten var 0,1389 m/s 2.
Du kopplar bara in massan och accelerationen i ekvationen F =ma för att hitta kraften. Det finns en praktisk mätomvandlare här.
Så kraften på denna hypotetiska bil vid 60 mph är ungefär 60 pund. Detta betyder också att för att få bilen att gå i 60 mph måste motorn producera tillräckligt med kraft för att göra 60 pund kraft vid hjulen.
Vi kan också räkna ut hur mycket kraft det här är. Effekt är lika med kraft multiplicerat med hastighet. Så allt vi behöver göra är att multiplicera kraften i newton med hastigheten i meter per sekund, detta ger oss effekten i watt.
Medelhastigheten för din testkörning var 97,5 km/h, vilket är 27 meter per sekund. Så din effekt är 278 N multiplicerat med 27 m/s =7 500 watt, eller 7,5 kilowatt, vilket är 10 hästkrafter.
