Kun nyt keta otin kantaa siihen polttoaineen kulutukseen/ajonopeuteen niin kertaus on opitojen äiti;tässä laskelma vielä kun ajetiin (köröteltiin)sitä 80KM/h nopeuMax 28.4.2003 17:51
Kun kerran aloitin...
En tiedä miten tätä asiaa selittäisi, mutta yritän nyt vaikka näin:
Fysiikan peruslakeihin kuuluu seuraavat yhtälöt:
F=m x a, eli voima = massa kertaa kiityvyys, ja
P=F x v, eli teho = voima kertaa nopeus
Syy siihen että vastatuuli vakuttaa vain '2 potenssiin' johtuu siitä että se kohdistuu tuohon ensimmäiseen F:ään, eli 'ilmanvastuksen aiheuttamaan vastavoimaan'. Tuo 'kolmas v' (yhtälössä P=F x v) on tästä vastuksesta riippumaton, ja kuvaa siis vain systeemin nopeutta 'noin yleisesti'.
Auton tehoa 'P' tarvitaan seuraavaa määrää:
P = F x v, jossa F koostuu seuraavista osavoimista:
Fr, eli vierinvastus
Fi, eli ilmanvastus, ja
Fn, eli nousuvastus, joten ytälöä voi kirjoittaa myös muotoon
P= (Fr + Fi + Fn) x v
Lasketaan nyt yksi esimerkki omasta Hymeristä:
m, massa = 3200 kg
l, leveys = 2,20 m
k, korkeus = 2,78 m
cx, ilmanvastuskerroin = 0,6 (dimensioton)
v, nopeus = 90 km/h = 25 m/s
vt, tuulen nopeus = 0 m/s
a, nousukulma = 0 astetta
g, maan vetovoima = noin 10 m/s2
rho, ilman tiheys = 1,2 kg/m3
Lasketaan ensin vierinvastus:
Fr = f x m x g, jossa
f on tienpinnasta riippuva kerroin. Käytetään 0,01 joka vastaa asfalttia tai betonia, jolloin saadaan:
Fr = 0,01 x 3200 kg x 10 m/s2 = 320 N
Tämän jälkeen lasketaan ilmanvastus:
Fi = ½ x rho x cx x A x (v +/- vt)^2
Otsapinta 'A' saadaan kaavalla
A = l x k x 0,9 eli A = 2,2 m x 2,78 m x 0,9 = 5,5 m2
Ilmanvastukseksi muodostuu:
Fi = ½ x 1,2 kg/m3 x 0,6 x 5,5 m2 x (25 m/s + 0 m/s)2= 1237,5 N
Nousuvastus lasketaan kaavasta:
Fn = m x g x sin a
Esimerkissämme a = 0, jolloin myös Fn = 0 N
Tarvittavaa tehoa lasketaan siten:
P = (320 N + 1237,5 N + 0 N) x 25 m/s = 38937,5 N = 38,9 kW (=52,5 hv)
Mutta jatketaan hiukan, ja lasketaan kulutusta (josta tämä koko juttu alkoi):
Tarvitaan perustietoja lisää:
Moderni ahdettu kourma-auton dieseli kuluttaa noin 205 g polttoainetta per kWh (kilowattitunti) tuotettua energiaa
Dieselpolttoaineen tiheys on noin 0,85 kg/litra
Eli, jos ajateaan yllä olevalla autolla tunnin 90 km/h, niin:
pääsemme eteenpäin 90 km
tarvitsemme energiaa 38,9 kWh
Herää kysymys, mikä on silloin kulutuksemme litroissa?
Tunnissa kulutamme 38,9 kWh x 205 g/ kWh = 7974,5 g = 7,97 kg
Tämä muunnettuna litroiksi on 7,97 kg / 0,85 kg/litra = 9,38 litraa.
Mutta koska pääsimme vain 90 km, niin kulutus on siis
9,38 litraa / 90 km = 10,4 litraa / 100 km
Eli laskujen mukaan autoni kuluttaa 10,4 litraa / 100 km (ajaessa 90 km/h), mikä myös pitää paikkaansa.
Alkuperäinen kysymyshän oli kuinka paljon autot noin yleensä kuluttavat? Olen laskenut yllä olevia kaavoja hyväksikäyttäen seuraavat luvut omalle autolle:
v = 80 km/h, -> P = 28,8 kW -> kulutus = 8,7 lit/ 100 km
v = 100 km/h, -> P = 51,3 kW -> kulutus = 12,4 lit/ 100 km
v = 120 km/h, -> P = 81,7 kW -> kulutus = 16,4 lit/ 100 km
Tehoa moottorissa on teoriassa 85 kW, jolloin maksiminopeus olisi 120,5 km/h...
Teoriassa vielä (jos joku innostuu autobaanalla Saksassa):
v = 140 km/h, -> P = 128,9 kW -> kulutus = 22,2 lit/ 100 km
Eli, kuljettajan ajotyyli (valitsema nopeus) vaikuttaa todella paljon kulutukseen tämän kokoisissa ajoneuvoissa.
tta.