Soggetti:
- Resistenze di guida
- Resistenza al rotolamento
- Resistenza al pendio
- Resistenza dell'aria
- Resistenza totale alla guida
Resistenze di guida:
Durante la guida l'auto incontra diverse resistenze:
- Resistenza al rotolamento
- Resistenza al pendio
- Resistenza dell'aria
Queste resistenze devono essere superate per mantenere la velocità. Chiamiamo Frij la forza necessaria per questo; queste sono tutte resistenze di guida sommate insieme.
La resistenza al rotolamento è indipendente dalla velocità (la resistenza al rotolamento è all'incirca la stessa a basse velocità che ad alte velocità), la resistenza alla pendenza si applica solo se c'è una pendenza (quindi su una strada piana è 0), la resistenza dell'aria è a basse velocità molto basse. All'aumentare della velocità di guida, la resistenza dell'aria aumenta quadraticamente.
In questa pagina vengono calcolate le resistenze di guida fino alla resistenza di guida totale (Frij).
Resistenza al rotolamento:
La resistenza al rotolamento è causata da vari fattori come la deformazione del pneumatico, la sezione trasversale del pneumatico e il tipo di fondo stradale. Il tipo di fondo stradale ha a che fare con il coefficiente di resistenza alla guida. Quanto più “dolcemente” il pneumatico riesce a rotolare sulla superficie stradale (incontrando cioè la minor resistenza possibile), tanto minore è la forza necessaria per mantenere la ruota in movimento e tanto più bassa è la forza necessaria per mantenere la ruota in movimento. Consumo di carburante sarà.
Nella tabella seguente vediamo che il coefficiente di resistenza al rotolamento è basso (0,010) per l'asfalto asciutto e alto (fino a 0,3) per la sabbia.
Quando si conoscono il coefficiente di resistenza al rotolamento e il peso del veicolo, è possibile calcolare la resistenza al rotolamento. Sono note le seguenti informazioni:
- BMW X3 con una massa (m) di 1700 kg;
- L'accelerazione gravitazionale (g) è: 9,81 m/s^2;
- Il coefficiente di attrito (μ) è: 0,010;
- Manto stradale orizzontale.
Per prima cosa moltiplichiamo la massa del veicolo per l'accelerazione di gravità (velocità gravitazionale) per calcolare la forza normale (Fn):
Moltiplichiamo quindi la forza normale per il coefficiente di resistenza al rotolamento per ottenere la resistenza al rotolamento:
Resistenza al pendio:
Quando un veicolo sale su una collina, si verifica la cosiddetta resistenza alla pendenza. Per accelerare il veicolo è necessaria una potenza aggiuntiva dal motore. Durante la guida in salita, non viene applicata alcuna forza perpendicolare alla superficie stradale. Quindi dobbiamo tenerne conto.
Il veicolo ha percorso 100 metri su una distanza di 5 metri (vedi immagine). Ciò significa che la pendenza è del 5%. Calcoliamo l'angolo di inclinazione con i tangenti (tan).
calcolare tan α:
abbronzatura ̄ ¹ (5/100) = 2,86° (sulla calcolatrice, premi MAIUSC e poi il pulsante abbronzatura per ottenere l'abbronzatura ̄ ¹, e non dimenticare di mettere 5/100 tra parentesi).
La resistenza al rotolamento diminuisce quando il veicolo procede in salita. Nella formula di Frol moltiplichiamo l'angolo di inclinazione per la forza normale e il coefficiente di attrito. Chiamiamo l'angolo coseno (cos) alfa.
La differenza nella resistenza al rotolamento (in questo esempio 0,21 N) viene solitamente trascurata.
Possiamo calcolare la forza di pendenza (pendenza F) moltiplicando la forza normale (Fn) per l'angolo di pendenza. Chiamiamo l'angolo seno (sin) alfa.
Per risalire un pendio è necessaria una forza di oltre 832 Newton + una resistenza al rotolamento di 166,56 N. Possiamo anche combinare le formule per la resistenza al rotolamento e alla pendenza. Tieni presente che questo non include ancora la resistenza dell'aria, quindi non è ancora la resistenza alla guida totale!
Resistenza dell'aria:
Durante la guida, il veicolo incontra resistenza a causa del vento contrario. Questa si chiama resistenza dell'aria. All’aumentare della velocità, la resistenza dell’aria aumenta quadraticamente. Ad esempio, il veicolo accelererà sempre meno all'aumentare della velocità del veicolo.
Percorrendo una strada provinciale la differenza di consumo di carburante tra 60 e 80 km/h sarà minima. La differenza di consumo tra 120 e 140 km/h è molto maggiore a causa della crescente resistenza dell'aria. Il consumo è spesso più favorevole intorno ai 90 km/h grazie alla gamma di velocità ideale nella marcia più alta, vedere la pagina relativa consumo specifico di carburante.
La formula per calcolare la resistenza dell'aria è simile alla seguente:
Spiegazione della formula:
½ = metà, che può essere digitato nella calcolatrice come 0,5;
ρ = Rho. Questo indica la massa specifica. In questo caso la massa specifica dell'aria;
Cw = coefficiente di resistenza dell'aria;
A = zona frontale della vettura (questa viene determinata nella galleria del vento);
V² = velocità del veicolo al quadrato (ovvero velocità x velocità);
Per questo calcolo utilizziamo i seguenti dati:
- ρ = 1,28 kg/m³
- Cw = 0,35
- A = 1,8 mq
- V² = 100 km/h = (100 / 3,6) = 27,78 m/s² (metri al secondo quadrato perché è un'accelerazione):
Usiamo i dati noti per compilare la formula di Flucht:
Quindi è necessaria una forza di 311,11 N per superare la resistenza dell'aria.
Resistenza totale alla guida:
La resistenza totale alla guida (Frij) è la somma di tutte le resistenze precedentemente menzionate. La resistenza al rotolamento + la resistenza al pendio + la resistenza dell'aria insieme diventano Frij:
Per guidare su una pendenza del 5% a 100 km/h a velocità costante in assenza di vento (0 BFT), è necessaria una forza di 1.309,78 Newton sulle ruote.
Per il produttore è importante calcolare in anticipo non solo la resistenza alla guida, ma anche l'efficienza e le riduzioni del cambio.
Il cambio e i rapporti di trasmissione sono adattati alle caratteristiche del motore. Questo è descritto nella pagina Rapporti di trasmissione.
