Ποια είναι η φυσική πίσω από τη μετακίνηση ενός αυτοκινήτου;
1. Δύναμη και κίνηση
* Νόμοι του Νεύτωνα: Οι θεμελιώδεις αρχές που διέπουν την κίνηση ενός αυτοκινήτου είναι οι νόμοι της κίνησης του Νεύτωνα.
* Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα (αδράνεια): Ένα αντικείμενο στο REST παραμένει σε κατάσταση ηρεμίας και ένα αντικείμενο σε κίνηση παραμένει σε κίνηση με σταθερή ταχύτητα εκτός εάν ενεργεί από μια εξωτερική δύναμη. Αυτό σημαίνει ότι το αυτοκίνητο δεν θα μετακινηθεί μέχρι να εφαρμοστεί μια δύναμη και μόλις μετακομίσει, θα συνεχιστεί σε ευθεία γραμμή με σταθερή ταχύτητα εκτός αν το αλλάξει κάτι.
* Ο δεύτερος νόμος του Newton (δύναμη και επιτάχυνση): Η επιτάχυνση ενός αντικειμένου είναι άμεσα ανάλογη με την καθαρή δύναμη που ενεργεί σε αυτό και αντιστρόφως ανάλογη με τη μάζα του (F =MA). Αυτό σημαίνει ότι όσο περισσότερο ισχύει ο κινητήρας, τόσο πιο γρήγορα επιταχύνεται το αυτοκίνητο.
* Τρίτος νόμος του Newton (δράση-αντίδραση): Για κάθε δράση, υπάρχει ίση και αντίθετη αντίδραση. Τα ελαστικά του αυτοκινήτου σπρώχνουν προς τα πίσω στο δρόμο και ο δρόμος σπρώχνει προς τα εμπρός στα ελαστικά, προωθώντας το αυτοκίνητο προς τα εμπρός.
2. Ο ρόλος του κινητήρα
* καύση (βενζινοκινητήρες): Ο κινητήρας μετατρέπει τη χημική ενέργεια σε καύσιμα σε μηχανική ενέργεια. Σε έναν βενζινοκινητήρα, η έκρηξη καυσίμου μέσα στους κυλίνδρους ωθεί τα έμβολα, τα οποία μετατρέπουν έναν στροφαλοφόρο άξονα, δημιουργώντας περιστροφική κίνηση.
* ηλεκτρικοί κινητήρες: Οι ηλεκτρικοί κινητήρες μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια. Η ροή της ηλεκτρικής ενέργειας μέσω ενός μαγνητικού πεδίου δημιουργεί μια δύναμη που περιστρέφει έναν ρότορα, παρέχοντας ροπή στους τροχούς.
3. Μετάδοση και κίνηση
* μετάδοση: Αυτό το στοιχείο αλλάζει την ταχύτητα περιστροφής και τη ροπή του κινητήρα για να ταιριάζει με τις ανάγκες του αυτοκινήτου. Επιτρέπει την επιτάχυνση, την επιβράδυνση και την αλλαγή των εργαλείων για βέλτιστη απόδοση.
* drivetrain: Αυτό το σύστημα μεταφέρει ισχύ από τον κινητήρα στους τροχούς. Περιλαμβάνει συνήθως έναν άξονα κίνησης, άξονες και διαφορές.
4. Οι τροχοί και τα ελαστικά
* τριβή: Τα ελαστικά πιάνουν την επιφάνεια του δρόμου, δημιουργώντας τριβή. Αυτή η τριβή είναι ζωτικής σημασίας για την εκκίνηση, τη διακοπή και τη στροφή.
* Στατική τριβή: Η δύναμη που κρατά το αυτοκίνητο να κινείται μέχρι ο κινητήρας να προσφέρει αρκετή δύναμη για να το ξεπεράσει.
* Κινητική τριβή: Η δύναμη που ενεργεί μεταξύ των ελαστικών και του δρόμου καθώς το αυτοκίνητο κινείται.
5. Αεροδυναμική
* Αντίσταση αέρα: Καθώς το αυτοκίνητο κινείται, συναντά αντίσταση στον αέρα, η οποία δρα για να το επιβραδύνει. Το σχήμα του αυτοκινήτου έχει σχεδιαστεί για να ελαχιστοποιεί αυτή την αντίσταση για καλύτερη απόδοση καυσίμου.
6. Πέδηση
* τριβή: Το σύστημα φρένων χρησιμοποιεί τριβή για να επιβραδύνει το αυτοκίνητο κάτω. Τα μαξιλαράκια φρένων ή τα παπούτσια πιέζουν ενάντια στους ρότορες ή τα τύμπανα, μετατρέποντας την κινητική ενέργεια σε θερμότητα.
Συνοπτικά
Η κίνηση ενός αυτοκινήτου είναι μια πολύπλοκη αλληλεπίδραση δυνάμεων, μετασχηματισμών ενέργειας και μηχανικών εξαρτημάτων. Ο κινητήρας παρέχει την ισχύ, το κιβώτιο ταχυτήτων την προσαρμόζεται, η κίνηση μετάδοσης το μεταφέρει, οι τροχοί και τα ελαστικά αλληλεπιδρούν με το δρόμο και η αεροδυναμική επηρεάζει την αποτελεσματικότητα. Όλα αυτά τα στοιχεία συνεργάζονται για να μας επιτρέψουν να ταξιδέψουμε από το σημείο Α στο σημείο Β!
