сопротивление воздуха

[vitalii123456789]

Премного буду благодарен за Вашу помощ в решении условной задачи.
Физику знаю на школьном уровне 1986 года и очень проблематично писать формулы.

Данную задачу составил сам для себя , так как хочу понять на сколько увеличется потребление при увеличении сопротивления воздуха .

Электромобиль едит по горизонтальной плоскости со скоростью 40 км.ч потребляя 20 КВт с перпендикулярным щитом спереди 2кВ.м
Вес 2000 кг.
В случае установки спереди перпендикулярно щита площадью 10кВ.м насколько увеличится потребление КВт?


Решение:


Для учета полного сопротивления движению необходимо учесть сопротивление разгону (придание ускорения телу массой m) сопротивление качению (трение о дорожное полотно), индуктивное сопротивление, создаваемое воздушным потоком и многие другие факторы, которые мы в данном расчете не учитываем, т.к. для скоростей  90 км/ч максимальное сопротивление движению создает именно лобовое сопротивление.

Где
Fh- лобовое сопротивление, Н
c - коэффициент лобового сопротивления
P- плотность воздуха
S- площадь наибольшего сечения тела
V- скорость

Fh=c$\dfrac{ps}{2}v^2

[Dan B-Yallay]

Самостоятельные попытки решения будут?

Смотреть в направлении "коэффициент лобового сопротивления"

[vitalii123456789]

Р=1,293 г/см3
$P=1,293 g/cm^3$
c=2

[Евгений Машеров]

Формулы просты, но данных нет. Коэффициент сопротивления формы зависит (сюрприз! сюрприз!) от формы. Причём если рассматривать не сферического коня в вакууме уединённое тело в ламинарном потоке, придётся учитывать расположение листа относительно корпуса электромобиля и земли, наличие стоек и форму самого электромобиля. Боюсь, что либо продувать в аэродинамической трубе, либо суперкомпьютер и методом конечных элементов, сперва нарисовав 3D модель. Неясно, кроме того, каково было аэродинамическое сопротивление до установки щита (общее очевидно, если скорость 40 км/час, для грубой оценки в уме возьмём 36 км/час=10 м/с, то 40 кВт это 4000 Н; но как оно распределено между трением качения колёс о дорогу, трением в трансмиссии и сопротивлением воздуха - неясно). Впрочем, для трения качения можно сделать прикидку. Для резины о бетон коэффициент 15-35 мм (он размерная величина, его надо делить на радиус колеса). Грубо принимая 1" и радиус колеса 14", получим 0.07, и если задана масса электромобиля 2000 и прижимающая сила (без учёта аэродинамических сил, а они будут, даже если нет никакого "антикрыла") около 20000Н, так что сила трения качения будет 1400Н, а 2600Н будет аэродинамическое сопротивление (это верно, если 40 кВт это мощность "на колёсах", если "на двигателе" или "снимаемая с аккумуляторов", нужно будет учесть потери в трансмиссии, а во втором случае и в проводах и преобразователях тока).
В общем, нужны дополнительные данные.

[Xey]

Если грубо, то, при такой скорости, около половины мощности мотора идет на преодоление сопротивления воздуха, это 10 кВт. Вторые 10 кВт теряются на трение в деталях.
Поперечное сечение электромобиля примерно 2 квадратных метра . Если увеличите его до 10 (в 5 раз), то и сила сопротивления воздуха увеличится в 5 раз (в 5 раз увеличится и мощность , эатрачиваемая на сопротивление воздуха). Мощность , съедаемую трением в деталях, можно считать прежней.

[Евгений Машеров]

Для какой скорости такое распределение? Сила сопротивления воздуха квадратична, а качения колёс - приблизительно независима от скорости. Не уверен, что для 40 км/час именно "пол-на-пол".
Ну и щит в 10 квадратных метров поперёк потока это не в 5 раз большее сопротивление, чем обтекаемый корпус в 2 кв. метра сечения, скажем, у "Приуса" коэффициент сопротивления формы 0.25, а у плоского листа поперёк потока около 2, так что в целом будет в 40 раз выше (опять же - без учёта завихрений и т.п.)

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Помогите решить / разобраться (Ф)» в форум «Карантин»
по следующим причинам:

- общая безграмотность;
- отсутствуют собственные содержательные попытки решения задачи.

Исправьте все Ваши ошибки и сообщите об этом в теме Сообщение в карантине исправлено.
Настоятельно рекомендуется ознакомиться с темами Что такое карантин и что нужно делать, чтобы там оказаться и Правила научного форума.