C'est une excellente question qui rassemble beaucoup de ce dont nous avons parlé dans d'autres HowStuffWorks articles sur la drague. Et il s'avère qu'il existe un moyen relativement simple de connaître la résistance de votre voiture.
Dans l'article Comment la force, la puissance, le couple et l'énergie fonctionnent, vous avez découvert la deuxième loi de Newton, que nous pouvons reformuler en tant que force (F ) est égal à la masse (m ) multiplié par l'accélération (a ).
F =ma ou a =F/m
Cette équation signifie que la force appliquée à la voiture fera accélérer votre voiture. Lorsque vous roulez à vitesse constante, la puissance produite dans le moteur est convertie en force au niveau des pneus. La force de traînée agit dans la direction opposée et est égale à la force que le moteur crée au niveau des pneus. Puisque ces forces sont égales et opposées, le net la force sur la voiture est nulle, donc la voiture maintient sa vitesse constante. Si vous enlevez la force produite par le moteur (en mettant la voiture au point mort, par exemple), la seule force sur la voiture est la traînée. Puisqu'il y a une force nette sur la voiture, la voiture commencera à décélérer.
Si vous pouvez mesurer la masse de la voiture et l'accélération, vous pouvez déterminer la force. Vous pouvez faire peser la voiture dans une décharge pour déterminer la masse. Et vous pouvez déterminer l'accélération en mesurant le temps qu'il faut à la voiture pour ralentir lorsque vous la mettez au point mort.
Cela vous aidera à comprendre un peu les forces exercées sur la voiture avant de mettre en place l'expérience.
La force pour pousser une voiture sur la route varie avec la vitesse à laquelle la voiture roule. Il suit une équation de la forme suivante :
force de charge de la route =a + bv + cv 2
La lettre v représente la vitesse de la voiture, et les lettres a , b et c représentent trois constantes différentes :
La chose importante à propos de cette équation est que la force exercée sur la voiture augmente très rapidement à grande vitesse. La force exercée sur la voiture à 110 km/h est bien supérieure à la force à 100 km/h.
Cela signifie que nous voulons mesurer l'accélération dans une plage de vitesse très étroite. Quelque chose comme 3 mph ou 5 km/h devrait fonctionner. Nous effectuerons ce calcul en unités métriques, car elles sont plus faciles à utiliser.
Disons que votre voiture a une masse de 2 000 kilogrammes (kg) en incluant vous et votre mère, et que vous allez vérifier l'accélération entre 100 km/h et 95 km/h (ce qui donne une vitesse moyenne de 97,5 km/h soit environ 60 mph alors faites-le sur l'autoroute où la limite de vitesse est suffisamment élevée). Vous devez choisir un tronçon de route plat avec peu de circulation et le faire un jour où le vent est calme et il ne pleut pas.
Demandez à votre mère de faire monter la voiture à 105 km/h et préparez votre chronomètre. Dis à ta mère de mettre la voiture au point mort pour que tu commences à rouler en roue libre. Lorsque la voiture ralentit à 100 km/h, démarrez le chronomètre et arrêtez-le lorsque la voiture atteint 95 km/h. Vous voudrez peut-être le faire plusieurs fois, peut-être en prenant une direction différente sur la même partie de l'autoroute. Enregistrez tous les temps et calculez la moyenne.
Disons que le temps moyen était de 10 secondes. Vous avez maintenant toutes les informations dont vous avez besoin pour calculer la force de traînée. Vous avez juste besoin de faire quelques conversions. Vous avez besoin de votre accélération en mètres par seconde, par seconde (m/s 2 ).
Votre voiture a ralenti à 5 km/h, soit 5 000 mètres par heure ou 1,389 mètres par seconde. Il a fallu 10 secondes pour ralentir autant, donc le taux d'accélération était de 0,1389 m/s 2.
Vous insérez simplement la masse et l'accélération dans l'équation F =ma pour trouver la force. Il y a un convertisseur de mesure pratique ici.
Ainsi, la force sur cette voiture hypothétique à 60 mph est d'environ 60 livres. Cela signifie également que pour faire rouler la voiture à 100 km/h, le moteur doit produire suffisamment de puissance pour produire 60 livres de force aux roues.
Nous pouvons également déterminer la puissance que cela représente. La puissance est égale à la force multipliée par la vitesse. Donc, tout ce que nous avons à faire est de multiplier la force en newtons par la vitesse en mètres par seconde, cela nous donne la puissance en watts.
La vitesse moyenne de votre essai était de 97,5 km/h, soit 27 mètres par seconde. Votre puissance est donc de 278 N multipliée par 27 m/s =7 500 watts, soit 7,5 kilowatts, soit 10 chevaux.
