Чтобы определить силу и мощность, подводимую к ведущим колёсам автомобиля, а также сопротивления качению и воздуха, нужно выполнить несколько шагов. Давайте рассмотрим их последовательно.
Шаг 1: Рассчитаем мощность на коленчатом валу двигателя
Мощность (P) можно рассчитать по формуле:
P = (M * ω) / 9.55
где:
- M - крутящий момент (124 Н•м),
- ω - угловая скорость в об/мин (в нашем случае 2100 об/мин).
Сначала преобразуем частоту вращения в радианы в секунду:
ω = 2100 * 2 * π / 60 ≈ 219.91 рад/с.
Теперь подставим значения в формулу:
P = (124 * 219.91) / 9.55 ≈ 2.86 кВт.
Шаг 2: Рассчитаем мощность, которая подводится к колесам
Теперь учтем КПД трансмиссии. Мощность, подводимая к колесам (P_w), рассчитывается по формуле:
P_w = P * η,
где η - КПД трансмиссии (0.92).
P_w = 2.86 * 0.92 ≈ 2.63 кВт.
Шаг 3: Рассчитаем силу, подводимую к колесам
Сила (F_w), подводимая к колесам, может быть рассчитана по формуле:
F_w = P_w / v,
где v - скорость автомобиля. Для этого сначала найдем скорость.
Скорость можно рассчитать из угловой скорости и радиуса колеса. Радиус колеса (r) можно найти из маркировки шин 165/70R13.
Сначала найдем высоту профиля:
h = 0.7 * 165 = 115.5 мм = 0.1155 м.
Теперь рассчитаем радиус колеса:
r = (13 * 0.0254) / 2 + 0.1155 ≈ 0.335 м.
Теперь найдем скорость автомобиля при 2100 об/мин:
v = ω * r = 219.91 * 0.335 ≈ 73.7 м/с.
Теперь можем найти силу:
F_w = 2.63 * 1000 / 73.7 ≈ 35.7 Н.
Шаг 4: Рассчитаем сопротивление качению
Сопротивление качению (F_rr) рассчитывается по формуле:
F_rr = C_rr * m * g,
где:
- C_rr - коэффициент сопротивления качению (0.015),
- m - масса автомобиля (1380 кг),
- g - ускорение свободного падения (≈ 9.81 м/с²).
F_rr = 0.015 * 1380 * 9.81 ≈ 203.5 Н.
Шаг 5: Рассчитаем сопротивление воздуха
Сопротивление воздуха (F_a) рассчитывается по формуле:
F_a = 0.5 * C_d * S * ρ * v²,
где:
- C_d - коэффициент сопротивления воздуха (0.25),
- S - площадь лобового сопротивления (2.4 м²),
- ρ - плотность воздуха (≈ 1.225 кг/м³),
- v - скорость (73.7 м/с).
F_a = 0.5 * 0.25 * 2.4 * 1.225 * (73.7)² ≈ 5.8 Н.
Шаг 6: Подведение итогов
Теперь мы можем подвести итоги:
- Сила, подводимая к ведущим колесам: 35.7 Н.
- Сопротивление качению: 203.5 Н.
- Сопротивление воздуха: 5.8 Н.
Эти значения помогут вам понять, как работает автомобиль на прямой передаче и какие силы действуют на него при движении.
