Динаміка рідини - Чи буде легший автомобіль мати вищу максимальну швидкість, ніж важчий автомобіль з рівною потужністю
Якщо у мене є автомобіль (з певним двигуном), оптимізований (за формами та розподілом ваги) для досягнення максимально можливих швидкостей, і я покладу цей двигун у автомобіль, який важчий (але в іншому випадку з такою ж формою та дизайном), важчі машини мають однакову максимальну швидкість у реальному світі?
Я здогадуюсь, що важчий автомобіль буде розганятися повільніше, але я не впевнений, чи зрештою він би досяг тієї самої максимальної швидкості, як легший автомобіль. Такі фактори, як опір повітря і те, як гоночні машини розроблені так, щоб обіймати землю (наскільки я розумію), можуть призвести до того, що вони не матимуть однакову максимальну швидкість?
Якщо вони не мають однакову максимальну швидкість, чи можна було б перепроектувати важчий автомобіль (тобто змінити його форму та розподіл ваги) таким чином, щоб він мав однакову максимальну швидкість, як (або вищу максимальну швидкість, ніж) легша автомобіль? Я думаю, що якщо важчий автомобіль не повинен використовувати опір повітря, щоб "обійняти землю", тоді він може бути спроектований більш аеродинамічно?
Оновлення 1
Гаразд, $ F_ $ зростає із збільшенням $ m $, що зменшує $ | v | _ $. Що має сенс.
Але чи міг важчий автомобіль їхати так швидко або швидше з іншим дизайном? Ось мої міркування:
- Швидкість збільшується, тоді як $ F_ $ автомобіля перевищує $ F_ + F_ $ тертя .
- $ F_ $ збільшується зі збільшенням $ | v | $.
- "Перевернуті крила" використовуються для надання додаткових $ F_ $ (давайте назвемо це $ F_ $).
- Маючи занадто мало $ F_ $ зменшує $ F_ $ .
- Більші "крила" в №3 збільшують $ F_ $, але також збільшують $ F_ $
- $ F_ = F_ + F_ $
Виходячи з цієї логіки, легшому автомобілю будуть потрібні більші "крила" (# 6) для підтримки зчеплення (# 3), щоб підтримувати швидкість (# 4), але збільшення $ F_ $ збільшує $ F_ $ на # 5, що зменшується $ | v | _ $ (# 1 + # 2). Однак, коли $ m $ збільшується, $ F_ $ збільшується, отже, потрібно менше $ F_ $ (# 6), а отже, менше $ F_ $ відчувається. Отже, маємо
- важчий автомобіль мав би більше $ F_ $, що зменшує $ | v | _ $ на постійну величину
- легший автомобіль мав би більше $ F_ $, який збільшується із збільшенням $ | v | $
Тож слідуючи цим міркуванням, чи не можна було б створити важчий автомобіль, який має більше | | v | _ $, ніж легший автомобіль?
Оновлення 2
Уточнення: # 4 має означати "коли занадто мало сили штовхає машину вниз, колеса пробуксують, що зменшує кількість сили, яку може надати двигун". Це правильно?
2 відповіді 2
Проблема, яку ви сформулювали, полягає в тому, що ці два автомобілі ідентичні, крім різниці в масі, тому давайте просто обмежимось цим двома однаковими автомобілями, де один має додаткову вагу. Більш важкий автомобіль буде розганятися повільніше, виходячи з простого $ F = ma $, де $ F $ однаковий, тому $ a $ повинен бути меншим для більших $ m $. Тертя, яке визначає максимальну швидкість разом із силою, трохи заплутане.