Πώς σχετίζεται ένα αυτοκίνητο με τη φυσική;
κίνηση και δυνάμεις:
* Νόμους κίνησης του Νεύτωνα:
* Πρώτος νόμος (αδράνεια): Ένα αυτοκίνητο σε ηρεμία παραμένει σε ηρεμία και ένα αυτοκίνητο σε κίνηση παραμένει σε κίνηση με σταθερή ταχύτητα και κατεύθυνση, εκτός εάν ενεργεί από μια μη ισορροπημένη δύναμη. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο χρειάζεστε έναν κινητήρα για να μετακινηθεί το αυτοκίνητο και γιατί χρειάζεστε φρένα για να το σταματήσετε.
* Δεύτερος νόμος (f =ma): Η επιτάχυνση ενός αυτοκινήτου είναι άμεσα ανάλογη με τη δύναμη που εφαρμόζεται σε αυτό και αντιστρόφως ανάλογη με τη μάζα του. Αυτό εξηγεί γιατί ένας ισχυρός κινητήρας επιταχύνει γρήγορα το αυτοκίνητο και γιατί ένα βαρύτερο αυτοκίνητο απαιτεί περισσότερη δύναμη για να επιτύχει την ίδια επιτάχυνση.
* Τρίτος νόμος (δράση-αντίδραση): Για κάθε δράση, υπάρχει ίση και αντίθετη αντίδραση. Αυτό είναι εμφανές όταν τα ελαστικά του αυτοκινήτου πιέζουν στο δρόμο για να το προωθήσουν προς τα εμπρός και ο δρόμος σπρώχνει πίσω στα ελαστικά.
* τριβή: Η τριβή είναι ζωτικής σημασίας για τη λειτουργία ενός αυτοκινήτου. Επιτρέπει στα ελαστικά να πιάσει το δρόμο και να παράγει τις δυνάμεις που απαιτούνται για επιτάχυνση, φρενάρισμα και στροφή.
* βαρύτητα: Η βαρύτητα τραβά το αυτοκίνητο προς τα κάτω προς τη γη, γι 'αυτό χρειάζεται ένας κινητήρας για να ξεπεράσει τη βαρύτητα όταν ανεβαίνει.
Ενέργεια και δύναμη:
* κινητήρα: Ο κινητήρας μετατρέπει τη χημική ενέργεια που αποθηκεύεται σε καύσιμο σε μηχανική ενέργεια για την τροφοδοσία των τροχών.
* Καύση καυσίμου: Η διαδικασία καύσης καυσίμου στον κινητήρα περιλαμβάνει χημικές αντιδράσεις, οι οποίες απελευθερώνουν ενέργεια με τη μορφή θερμότητας και πίεσης. Αυτή η ενέργεια οδηγεί τους έμβολα και τον στροφαλοφόρο άξονα.
* Διατήρηση ενέργειας: Η ενέργεια δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να καταστραφεί, μόνο μετασχηματισμένη. Ο κινητήρας ενός αυτοκινήτου μετατρέπει τη χημική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια, αλλά κάποια από αυτή την ενέργεια χάνεται ως θερμότητα λόγω τριβής και άλλων αναποτελεσματικότητας.
Άλλες φυσικές αρχές:
* Αεροδυναμική: Το σχήμα ενός αυτοκινήτου έχει σχεδιαστεί για να μειώνει την αντίσταση στον αέρα (μεταφορά) και να βελτιώσει την απόδοση καυσίμου.
* υδραυλικά: Τα υδραυλικά συστήματα χρησιμοποιούνται σε φρένα και υδραυλικό τιμόνι για την ενίσχυση της δύναμης.
* μαγνητισμός: Οι ηλεκτρικοί κινητήρες σε υβριδικά και ηλεκτρικά αυτοκίνητα χρησιμοποιούν μαγνητικά πεδία για να παράγουν ροπή.
* Ήχος: Ο κινητήρας του αυτοκινήτου, η εξάτμιση και άλλα κινούμενα μέρη παράγουν ηχητικά κύματα.
Συνοπτικά:
Η φυσική είναι θεμελιώδης για το πώς λειτουργεί ένα αυτοκίνητο, από τις βασικές αρχές της κίνησης και των δυνάμεων σε πιο πολύπλοκες έννοιες όπως η διατήρηση της ενέργειας και η αεροδυναμική. Η κατανόηση αυτών των αρχών φυσικής μας βοηθά να σχεδιάσουμε, να οικοδομήσουμε και να λειτουργούμε πιο αποτελεσματικά και με ασφάλεια.
