कार की गति क्या है?

Question

इंजीनियरिंग के नजरिए से, आप एक नियमित कार के साथ अधिकतम गति को सीमित कर सकते हैं? मैं समझता हूं कि कुछ तेज़ कारें सुरक्षा कारणों से होती हैं, जो 250 किमी / घंटा से अधिक नहीं चलने तक सीमित होती हैं, लेकिन यह मेरा सवाल नहीं है।

मैं कई कारणों के बारे में सोच सकता हूं, लेकिन यह सुनिश्चित नहीं है कि इनमें से कौन प्रासंगिक है:

1. क्या आरपीएम मीटर पर लाल निशान द्वारा सुझाए गए अनुसार, अगर मैं आरपीएम बढ़ाता हूं, तो कुछ हिस्सा (जो?) तोड़ रहा है।
2. या ऐसा नहीं है कि आप तेजी से ईंधन प्राप्त नहीं कर सकते हैं ताकि आरपीएम बढ़ सके?
3. या क्या यह है कि जैसे-जैसे आप गति करते हैं, घर्षण / ड्रैग बढ़ता जाता है और इंजन इसे दूर नहीं कर सकता क्योंकि यह केवल अधिकतम मात्रा में बल / टॉर्क उत्पन्न कर सकता है? यदि हाँ, तो टोक़ / बल की यह राशि किस पर निर्भर करती है?

Comments

250 किमी / घंटा "केवल" 155 मील प्रति घंटे है। बहुत सारी प्रोडक्शन कारें हैं जो इससे काफी तेज चल सकती हैं। मेरे पास एक है। यह बुगाटी वेरॉन (408 किमी / घंटा), या यहां तक ​​कि एक डॉज वाइपर (332 किमी / घंटा, स्टॉक) नहीं है, लेकिन वह तेज है। यह उपवास निश्चित रूप से सुरक्षित नहीं है। इसे एक ट्रैक पर ले जाएं।

— डेविड हैमेन

आपने गलत उत्तर स्वीकार कर लिया। इंजीनियरिंग में इस सवाल का कोई जवाब नहीं है। इसका जवाब राजनीति में है। यह 1970 के दशक में वापस जाता है, जब ऑटोबान पर गति सीमाएं लगाने का दबाव था। मर्सिडीज, बीएमडब्लू और ऑडी (और बाद में, लेक्सस) ने इलेक्ट्रॉनिक रूप से अपनी कार की शीर्ष गति को यूरोप में 250 किमी / घंटा की गति सीमा तक सीमित करने के लिए सहमत होकर ऑटोबान को असीमित रखने के लिए एक स्पष्ट रूप से सफल बोली लगाई।

— डेविड हैमेन

@David Hammen स्पीड लिमिटर्स निश्चित रूप से पहली चीज है जब आप किसी प्रोडक्शन वाहन में लैंड स्पीड रिकॉर्ड तोड़ने की कोशिश करेंगे, लेकिन मेरा मानना ​​है कि ओपी विशेष रूप से सोच रहा है कि कार की टॉप स्पीड को और क्या सीमित कर सकता है।

— अर्नोन

@David Hammen: मैं विशेष रूप से गति सीमा में दिलचस्पी नहीं रखता हूं ।

— user1583209

इंजीनियरिंग समझाया: क्यों कोई उत्पादन कार हिट 300 MPH है?

— डिजिटल ट्रॉमा

Answer 1

कुछ सरल कारण हैं कि वाहन की गति (सड़क की स्थिति के बावजूद) सीमित हो सकती है:

1. गियरिंग - पारंपरिक प्रसारण वाले उत्पादन वाहनों में सीमित संख्या में गियर होते हैं। अधिकांश आधुनिक कारों के लिए, यह आमतौर पर 5 या 6 होता है, जबकि पुराने वाहनों में 2 या 3 के रूप में कुछ हो सकता है। यदि उच्चतम गियर का गियर अनुपात बहुत कम है ("निचले" गियर को बड़े संख्यात्मक अनुपात के रूप में व्यक्त किया जाता है), यह पूरी तरह से है संभव है कि वायु प्रतिरोध के कारक बनने से पहले इंजन फिर से तैयार हो जाए। यह टैकोमीटर पर रेड ज़ोन के बारे में आपके पहले बिंदु पर निर्भर करता है। यदि आप रेडलाइन पर पहुंच गए हैं, जो आपके इंजन की अधिकतम घूर्णी गति है, लेकिन इसमें शिफ्ट करने के लिए एक उच्च गियर नहीं है, तो आप अपने इंजन को नुकसान पहुंचाए बिना किसी भी तेजी से नहीं जा सकते।

2. ड्रैग - किसी भी भौतिक वस्तु की तरह, कार वायु प्रतिरोध और ड्रैग (रोलिंग प्रतिरोध, आदि) के अन्य स्रोतों के अधीन हैं। यदि कार पर ड्रैग उस शक्ति की मात्रा से अधिक है जो इंजन पहियों तक उत्पादन करने में सक्षम है, तो आपकी गति एक बार फिर से सीमित है।

3. स्पीड लिमिटर - यह ध्यान देने योग्य है कि सुरक्षा या कानूनी कारणों से उत्पादन वाहन ईसीयू (इंजन कंट्रोल यूनिट) में लगभग हमेशा सीमित होते हैं। यदि ईसीयू का पता लगाता है कि पहिए काफी तेज गति से घूम रहे हैं, तो यह वाहन को तेज गति से रोकने के लिए इंजन को काट देगा। इस प्रोटेक्शन को एक आफ्टरमार्केट ECU के साथ या स्टॉक एक में संशोधन के साथ दरकिनार करना संभव है। एक उदाहरण के रूप में, होंडा सिविक के कुछ मॉडल वर्षों की गति लगभग 120 मील प्रति घंटे (190 किमी / घंटा) तक सीमित है।

4. टायर रेटिंग - सभी टायर की एक निश्चित गति रेटिंग होती है, जो आपके वाहन की वास्तविक शीर्ष गति से बहुत कम होती है। स्पीड रेटिंग एक एकल अक्षर है और टायर कोड का हिस्सा है ( अधिक जानकारी के लिए यहां देखें)। उदाहरण के लिए, अस्थायी स्पेयर टायर केवल 80 मील प्रति घंटे (130 किमी / घंटा) तक सीमित हो सकते हैं इससे पहले कि वे एक झटका पीड़ित के आसन्न खतरे में हों।

5. स्टैबलिटी / एरोडायनामिक्स - यह एक व्यावहारिक दृष्टिकोण से इंजीनियरिंग के नजरिए से कम है, लेकिन "नियमित" कार के लिए एक निश्चित बिंदु यह होगा कि निलंबन और अन्य घटक कार को सीधे सड़क पर सीधे रखने के लिए पर्याप्त नहीं हैं। सुरक्षित फैशन। इस बिंदु का समर्थन करने के लिए महत्वपूर्ण सबूत एक पुरानी '70 के दशक की पूर्ण आकार की अमेरिकी कार के बारे में एक कहानी के रूप में आता है, जिसे ट्रिपल-डिजिट की गति तक ले जाने पर, सामने के पहियों को जमीन पर रखने के लिए वायुगतिकीय क्षमताएं नहीं थीं। संक्षेप में, कार के नीचे चलती हवा से लिफ्ट ने सामने के पहियों को जमीन से एक भयानक उच्च गति "व्हीली" में उठा लिया। हालांकि इस प्रक्रिया ने तकनीकी रूप से कार को धीमा नहीं किया, लेकिन निश्चित रूप से उस गति को नियंत्रित करना मुश्किल हो गया।

Comments

टायर रेटिंग्स एक शक्तिशाली कार को तेज गति से जाने से नहीं रोकेंगी - बस इसे बहुत असुरक्षित बना दें ....

— सोलर माइक

एरोडायनामिक्स निश्चित रूप से इंजीनियरिंग है ...

— सौर माइक

1) जहां तक ​​मुझे पता है कि सामान्य तौर पर उत्पादन कारों के लिए सच नहीं है। अंगूठे के एक नियम के रूप में, वे 5 वें गियर में शीर्ष गति तक पहुंच सकते हैं, और 6 वें गियर में आप तेजी से नहीं जा सकते क्योंकि ड्रैग आरपीएम के फ़ंक्शन के रूप में इंजन की शक्ति से अधिक तेजी से बढ़ता है।

— Sanchises

टायर रेटिंग्स के बारे में, यह भी एविएशन में एक मुद्दा है, और हवाई जहाज ("फिक्स्ड-विंग एयरक्राफ्ट") की ओवरस्पीड लैंडिंग में एक सीमित कारक जो टायर-ब्लो-आउट को जन्म दे सकता है, जो बदले में एक ग्रंप मैकेनिक से कुछ भी ले सकता है। चरम मामलों में, विमान का एक पतवार नुकसान।

— बजे एक CVn

इस ठीक सूची के अलावा, अन्य कारकों में सड़क मार्ग और अन्य खतरे शामिल हैं। रेसट्रैक सावधानीपूर्वक तैयार और साफ किए गए सतहों हैं। हर दिन सड़कों पर उबड़-खाबड़ फुटपाथ (कभी-कभी गड्ढे) होते हैं, मलबे से पट जाते हैं, और 200 + kph के बजाय एक समझदार गति से चलने वाले वाहनों के लिए घुमावदार होते हैं। कम उड़ने वाली वस्तुएं भी खतरे हैं। बर्डस्ट्राइक्स तेज चलने वाली कारों के लिए उतने ही बुरे हैं जितना कि वे हवाई जहाज के लिए। यहां तक ​​कि एक बड़ी कार जो "कार" चलती है, मच 1 चलती है, शायद एक बुरा दिन है।

— डेविड हैमेन 22

Answer 2

तो, गति क्या सीमा है, दो चीजों का एक संयोजन है: गियरिंग और रोलिंग और वायु प्रतिरोध के साथ इंजन से शक्ति।

लगभग 40 मीटर तक रोलिंग प्रतिरोध सबसे बड़ा प्रतिरोध है, लेकिन उस गति से ऊपर वायु प्रतिरोध प्रमुख कारक है और आप जितनी तेजी से बढ़ते हैं।

इंजन की शक्ति ठीक है (ठीक ट्यूनिंग आदि) लेकिन गियरिंग भी महत्वपूर्ण है - 200bhp का इंजन या तो एक कृषि ट्रैक्टर या एक साफ स्पोर्ट्स कार को पावर दे सकता है।

एक बार जब कुल प्रतिरोध पहियों पर उपलब्ध शक्ति के बराबर होता है तो आप किसी भी तेजी से नहीं जाते हैं।

Comments

अब यह केवल आपके द्वारा जाने वाले तेज को बढ़ाता है, बल चतुष्कोणीय रूप से बढ़ता है और शक्तिक रूप से शक्ति। रोलिंग बल समान रहता है और रोलिंग पावर रैखिक रूप से बढ़ती है। तो, दो बार उपवास के रूप में जाएं, और आपका वायु प्रतिरोध बल 4 गुना बड़ा है, जबकि रोलिंग प्रतिरोध बल समान है। उपवास के रूप में 4x जाओ, और आपकी वायु प्रतिरोध शक्ति 16x है, जबकि रोलिंग बल समान है। इसलिए, यदि आपकी कार 160 मील प्रति घंटे की रफ्तार से चलती है, तो आपकी रोलिंग फोर्स कुल बल का 6% से कम है। इसलिए, उच्च गति पर वायु प्रतिरोध व्यावहारिक रूप से एकमात्र प्रतिरोध है।

— जूहीस्ट

Answer 3

भौतिकी आपको रोकती है। कभी साइकिल की सवारी करते हैं? 25 मील प्रति घंटे आसान है, 30 कठिन है, 40 विशेष गियर या एक बहुत पंप शरीर है, और 50 उच्च असंभव है। इतनी छोटी गति के लिए प्रयास इतना तेज क्यों हो जाता है? वायु।

एरोडायनामिक खींचें

रोलिंग प्रतिरोध एक प्रमुख कारक है जब आपकी कार धीमी हो रही है - यही कारण है कि वे धक्का देने के लिए बहुत कठिन हैं। लेकिन उच्च गति पर, सत्तारूढ़ कारक वायुगतिकीय खींचें है। ऐसा इसलिए है क्योंकि रोलिंग प्रतिरोध काफी रैखिक है। एयरो ड्रैग नहीं है , और कम से कम एक दूसरे क्रम का कारक है - यह उच्च गति पर मालगाड़ी की तरह आता है। वास्तव में मैंने कोयले की गाड़ियों को सुना है जो 40 मील प्रति घंटे की लोडिंग कर सकती है, केवल लगभग 35 खाली कर सकती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रत्येक खाली कोयला कार हवा को पकड़ने वाला एक बड़ा स्कूप है। और रोलिंग प्रतिरोध एक ट्रेन के लिए शून्य के करीब है।

उपलब्ध शक्ति

जाहिर है, कि एयरो ड्रैग को उस शक्ति के खिलाफ संतुलित किया जाता है जो इंजन उसके खिलाफ लगा सकते हैं। वे उस खाली कोयला ट्रेन को 70 मील प्रति घंटे तक ले जा सकते थे यदि वे उस पर चार बार लोकोमोटिव डालते।

आप कारों के बारे में बात कर रहे हैं, इसलिए यह एक बात है कि बैटरी कितना आपूर्ति कर सकती है और मोटर-नियंत्रक बिना नुकसान उठाए धक्का दे सकता है। या जब से आप ईंधन से चलने वाली कारों को ग्रहण कर रहे हैं, यह इस बारे में है कि इंजन कितना हवा में जा सकता है । ईंधन की सही मात्रा जोड़ना आसान है। एयरफ्लो का निर्धारण ट्यूनिंग द्वारा किया जाता है - सेवन / निकास डक्टिंग / पोर्टिंग / प्रतिध्वनि, वाल्व आकार और संख्या, कैमिंग, उसके बाद सामान। (इसके अलावा इंजन रेडलाइन (अधिकतम RPM), लेकिन अगर आपकी डक्टिंग / अनुनाद को ट्यून किया जाता है तो रेडलाइन बढ़ाने से फर्क पड़ेगा, वह इंजन सड़क पर काफी खराब चलने वाला है।)

गियरिंग भी एक कारक हो सकता है। मेरे पास एक कार थी जो अपनी शीर्ष गति से संघर्ष कर रही थी। इसमें तेजी लाने में सक्षम होने के लिए चौथा गियर बहुत लंबा था। थर्ड गियर ने इसे अपनी हॉर्सपावर की चोटी से पीछे कर दिया, इसलिए जितनी तेजी से आप गए, उतनी ही कम हॉर्सपावर आपके पास थी। गियरिंग गति के लिए सभी गलत था, लेकिन यह स्ट्रीट-ड्राइविंग मज़ा, शोधन और एमपीजी के लिए उत्कृष्ट था, जो कि मैंने भुगतान किया था।

फोर्ड फ्लेक्स जैसी एक सामान्य गैर-स्पोर्टी स्ट्रीट कार के एरोडायनामिक ड्रैग की भौतिकी सीमा को हिट करने की संभावना है, इससे पहले कि यह एक बिंदु पर टकराए जहां कंप्यूटर री-लिमिट या एमपीएच-लिमिट होगा।

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यह "हवा" (पहले पैरा ...) नहीं है, भले ही हवा की गति शून्य हो, कार की गति और वायु प्रतिरोध के कारण वायुगतिकीय खींचें होगी।

— सोलर माइक

@SolarMike अच्छा बिंदु। संपादित।

— हार्पर - मोनिका

एक बाइक पर 25mph आसान नहीं है, यह बहुत तेज है। जब तक आप पेशेवरों के पीछे ड्राफ्टिंग कर रहे हैं और आप खुद एक पेशेवर हैं, या डाउनहिल जा रहे हैं, तब तक 40 असंभव है।

— नट

Answer 4

आधुनिक उच्च प्रदर्शन वाली कारों के लिए, वर्ष 2000 के बाद से आज (2018) तक निर्मित, इसका उत्तर सरल है: टायर की पकड़ ।

इंजन का प्रदर्शन और प्रबंधन पहले से ही एक स्तर पर पहुंच गया है जो सड़क पर टायर की पकड़ को बेहतर बना सकता है। जब आप अपने टायरों को संभाल सकते हैं तो व्हील स्लिप की तुलना में अधिक ऊर्जा को बाहर निकालने की कोशिश करने से क्या होता है।

ज्यादातर लोग व्हील स्टार्ट (जैसे ड्रैग रेसिंग) से व्हील स्लिप से परिचित होंगे और जब कार धीरे चल रही होती है (जब लोग जानबूझकर रबर जलाते हैं)। सीपीयू को ब्रेक (ट्रैक्शन कंट्रोल) की अनुमति देकर इस प्रकार की पर्ची को समाप्त कर दिया गया।

अगला पहिया स्लिप आता है जिसका हम संबंध रखते हैं। शीर्ष गति पर चलते समय व्हील स्लिप। इसके लिए पारंपरिक फिक्स कार की वायुगतिकी को संशोधित करना और कार को मूल रूप से सड़क पर धकेलने के लिए बल जोड़ना था।

अब हम उस अवस्था में पहुँच गए हैं जहाँ और भी अधिक बल जोड़ने से ड्रैग बढ़ जाएगा और प्रदर्शन कम हो जाएगा। लेकिन हमारे शीर्ष प्रदर्शन इंजन अभी भी व्हील स्लिप उत्पन्न कर सकते हैं।

हालांकि, इंजन विकास के समानांतर, रसायन विज्ञान और टायर डिजाइन में प्रगति ने भी कार की शीर्ष गति को बढ़ाने में योगदान दिया है, गति को खोने से पहले टायर को संभालने में सक्षम है। अब जब हम एक ऐसे बिंदु पर पहुंच गए हैं, जहां हमारे सबसे अच्छे इंजन टायर को लगातार विफल कर सकते हैं, तो वर्तमान सीमित कारक टायर की पकड़ है।

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मैं समझता हूं कि यह उत्तर उच्च प्रदर्शन वाली कारों के लिए है, जिनमें केवल बहुत शक्तिशाली इंजन हैं, सही है? मेरा प्रश्न अधिक सामान्य था, जिसमें कम कारें भी शामिल थीं, जैसे कि 100 मील प्रति घंटे की शीर्ष गति के साथ।

— user1583209

इसके लिए संदर्भ चाहिए। मैंने व्हील स्लिप द्वारा सीमित शीर्ष गति के बारे में कभी नहीं सुना है।

— होब्स

मैंने कभी नहीं देखा कि व्हील स्लिप गति के साथ सीमित कारक है। त्वरण, हाँ। स्टीयरिंग, हाँ। स्पीड?

— ट्रांजिस्टर

Answer 5

टायर और एयर ड्रैग के रोलिंग प्रतिरोध की सीमा के आधार पर पूरी तरह से सैद्धांतिक सीमा खोजने के लिए। तो यहाँ काम है।

सूत्र

• $F_d = \dfrac{1}{2}pA\mu_d v^2$
• $f_s = \mu_s mg$

नोट: मैं टेस्ला मॉडल 3 के मूल्यों का उपयोग कर रहा हूं।

ज्ञात मूल्य

• ए = 0.23 मीटर ²
• g = 9.80665 m / s ²
• m = 1611 किग्रा
• $\mu_s$
• $\mu_d$
• पी = 1.2754 किग्रा / मी ³

मान्यताओं

• गुरुत्वाकर्षण बल के लिए कार पूरी तरह से लंबवत है।
• कार समुद्र तल पर है।
• स्थितियां आदर्श हैं।
• इंजन की शक्ति अनंत है।

परिणाम

$V_{theo} = 1280.9\text{ mph}$

Answer 6

आपने गियर-चालित (डायरेक्ट-ड्राइव) कार निर्दिष्ट नहीं की, एक बात के लिए। यहां तक ​​कि प्रत्यक्ष-ड्राइव वाहनों के लिए, कार को उतारने और उड़ान भरने से रोकने के लिए वायुगतिकी को डिजाइन करके अंततः सीमित गति निर्धारित की जाती है।

अंतिम बार मैंने जाँच की, भूमि-गति के रिकॉर्ड को अति-विशिष्ट कारों, जेट या रॉकेट-संचालित, अविश्वसनीय रूप से विशिष्ट पहियों और ब्रेक के साथ सेट किया गया था (मानक डिस्क सिर्फ उच्च आरपीएम में शामिल होंगे) अन्य भागों के बीच उड़ेंगे।

संक्षेप में, चूंकि नई सामग्रियों को कभी-कभी अधिक शक्ति से बड़े पैमाने पर अनुपात के साथ विकसित किया जाता है, भूमि की गति रिकॉर्ड टूटने की संभावना बनी रहती है।