Nauka i HistoriaRozkręcaj z LLotharem

Rozkręcaj z LLotharem – Moc czy moment?

Od czego zależy prędkość maksymalna i przyspieszenie samochodu? Są dwie odpowiedzi, krótka i długa. Krótka odpowiedź – wykres moc – obroty.  Dłuższa odpowiedź poniżej.

Chcę napisać najkrócej i najprościej, dlaczego właśnie to wykres moc-obroty jest kluczowy. Zacznijmy więc od tego, dlaczego momentem obrotowym nie warto sobie zawracać głowy. Czym jest moment prezentuje poniższe równanie:

wzornamoment

gdzie:

M – moment [Nm]

P – moc [W]

ω – prędkość kątowa [rad/sek]

Silnik o mocy 1 wata przy prędkości kątowej 1 / sek (nie jest to jeden obrót na sekundę – jeden obrót to 2 pi na sekundę) posiada moment obrotowy 1 Nm. Nie powinno Cię to specjalnie interesować z tej prostej przyczyny, że każdy silnik o dowolnym momencie obrotowym można zmienić na silnik o dowolnym innym momencie obrotowym. Po prostu zaraz za silnikiem wstaw prostą przekładnię i nazwij to połączenie z silnikiem „silnik” i już.

Masz tylko 86 Nm, bo masz VW Lupo? Wstaw tam przekładnię redukującą obroty zaraz za silnikiem (redukcja 14.5 do 1) i będziesz mieć moment maksymalny na wale 1250Nm – tyle co Bugatti Veyron.

Niektórzy twierdzą, że w przyspieszeniu liczy się moment obrotowy na kołach. Wstaw do owego VW Lupo skrzynię biegów i koła z Veyrona i uzyskasz identyczny moment maksymalny na kołach jaki ma Veyron. To teraz tylko magnetyzer, płyta CD na lusterko i można ruszać na tor.

Przekonałem Cię już, że moment nic nie znaczy? Teraz, po dodatkowej przekładni i zmianie skrzyni, główna różnica między naszym Lupo a Veyronem to prędkość obrotowa silnika oraz kół. Czyli, zgodnie ze wzorem powyżej, moc.

Moc jest najważniejsza.

Jaka jest różnica między samochodem poruszającym się 100km/h, a samochodem stojącym w miejscu? Energia kinetyczna, która zależy od masy pojazdu i kwadratu prędkości. Dlatego konkretne auto wymaga konkretnej ilości energii, aby poruszać się 100 km/h. Czas do setki zależy więc od tego, jak szybko możemy tą energię uzyskać. To, ile energii jest wytworzone w jednostce czasu określa moc.

Więcej mocy = więcej energii na sekundę = szybciej uzyskana energia kinetyczna dla 100 km/h.

Poniżej przedstawiam przykładowy wykres mocy oraz momentu w funkcji prędkości obrotowej silnika. W tym przypadku moment maksymalny nie pokrywa się z mocą maksymalną.

[visualizer id=”363″]

[visualizer id=”365″]

Silnik który ma 75 koni mechanicznych, lub bardziej technicznie 55.6 kW,  ma tyle mocy tylko na konkretnych obrotach, co widać na pierwszym wykresie. Jest to dopiero w okolicy 4000 obrotów na minutę, daleko za momentem maksymalnym przypadającym na 2000 obrotów.

Aby zoptymalizować przyspieszanie, należy wybierać bieg, na którym w danym momencie silnik może wytworzyć moc większą, niż na innych biegach. Znając przełożenia skrzyni i rozmiar kół można stworzyć wykres jak poniżej. Prędkość pojazdu, to konkretna prędkość obrotowa kół. Prędkość obrotowa kół na danym biegu daje prędkość obrotową silnika, co z kolei przekłada się na moc silnika.

[visualizer id=”366″]

Poruszając się kursorem po wykresie dowiesz się, jaką moc możesz uzyskać przy danej prędkości i na danym biegu, czyli jak szybko możesz dodawać energii kinetycznej.

Moment obrotowy nie jest tu zupełnie brany pod uwagę. Ważna jest moc oraz to, w jakim zakresie obrotów jest ona dostępna. Im szerzej, tym lepiej.

Aby przyspieszać jak najszybciej, należy wybierać biegi, które w danej chwili dają jak największą moc. Proste.

No dobra, jeśli to takie proste i tylko moc się liczy – dlaczego diesel lepiej „ciągnie” na niskich obrotach niż benzyna?  Ponieważ ma na nich całkiem sporo mocy, przynajmniej w porównaniu z benzyną. Jest to związane ze względnie wysokim momentem obrotowym na niskich obrotach. Jednak to moc silnika sprawia, że auto szybko przyspiesza, czyli szybko zyskuje energię kinetyczną.

Obroty, moc, moment – te trzy parametry są ze sobą ściśle związane. Najważniejsze jest jednak to, że za pomocą przekładni mechanicznej obroty i moment można zmieniać, ale mocy nie.

Jedno jednak trzeba przyznać – wiedząc jak działają współczesne silniki spalinowe moment obrotowy mówi nam mniej więcej, jaka jest średnia moc silnika w użytecznym zakresie obrotów. Jest to informacja przydatna, ponieważ mamy wiele dodatkowych danych o silnikach, np. to, w jakim zakresie obrotów zazwyczaj pracują. Jest to podobne do oceny przyspieszenia samochodu na podstawie pojemności silnika. Samochód z silnikiem 1.2 litra najprawdopodobniej przyspieszać będzie gorzej niż taki z o pojemności 5.7 litra, mimo iż pojemność nie ma bezpośredniego wpływu na przyspieszenie.

Zatem prędkość maksymalna i przyspieszenie samochodu zdeterminowana jest za pomocą wykresu moc-obroty. Auto przy 100 km/h to energia kinetyczna, a o tym jak szybko ją uzyskasz decyduje moc. Maksymalny moment obrotowy sam w sobie nic nie mówi – sugeruje jedynie jak wygląda przebieg wykresu moc-obroty.

O odcinkach Rozkręcaj z LLotharem dyskutujemy na FORUM.

 

 

Odcinek ten powstał z inspiracji komentarzami na wykop.pl.

Grafika tytułowa John Ellingsworth dla openphoto.net

Related Articles

Back to top button