водный велосипед с мотором

[Motion]

Всем здравствуйте!
Я деревня, тракторист, развожу удобрения на поля, физику незнаю - даже основных понятий. Вопрос у меня чрезвучайно глупый, так что по возможности сильно не пинайте пожалуйста...
Помогите решить задачу. Есть такая конструкция как водный велосипед - может кто видел хоть раз, на югах пользуется популярностью. Два поплавка, соеденены между собой и посередине два кресла. Так вот на этом велосипеде удалены педали и установлен (по середине) двухтактный двигатель внутреннего сгорания от мотоцикла "Минск" - 125 см^3, 10 лошадиных сил с воздушным винтом, который развивает тягу 47 килограмм на месте (это проверено прибором)! Масса конструкции 130 килограмм! Теперь сам вопрос - Как вычислить какое расстояние проедет (проплывёт) установка по воде (прямо не поворачивая никуда) пока не наберёт скорость 65 километров в час, если тяга постоянная 47 кг. и не меняется, ветер отсутствует, площадь обоих поплавков составляет 1 метр в квадратный (каждый поплавок по 0,5) вода пресная, чистая (без ряски, ряска - это трава такая болотная), течения нет, температура воды 8-10 градусов, для купания - холодная.
Как вычислить расстояние пути и время от начала движения до точки, где наступит скорость 65 км/ч ? Помогите пожалуйста!

[GraNiNi]

Motion, посчитать не так просто, так как сложно учесть все факторы формы, участвующие в создании сопротивления движению. Также есть сомнение, что вообще будет достигнута скорость в 65 км/час.
Только реальные испытания дадут Вам ответ.

[Motion]

GraNiNi писал(а):

Motion, посчитать не так просто, так как сложно учесть все факторы формы, участвующие в создании сопротивления движению. Также есть сомнение, что вообще будет достигнута скорость в 65 км/час.
Только реальные испытания дадут Вам ответ.

Эта скорость достигнута через 2 - 3 минуты после начала движения, при чём наблюдалось следующее - в первые 30 секунд разгон был очень медленным - до 10 км/ч, далее где-то через минуту после старта резкий прирост скорости до 50 км/ч, затем в следующие 30 секунд какое-то странное замедление ускорения и уже в оставшееся время, за последнюю минуту скорость медленно возрастала с 55 до 65 - на всё провсё 3 минуты максимум.
Ну ладно - упростим задачу. Возьмём и поставим этот водный лисапед на 4-ре лёгких велосипедных колеса с радиусом 35 см. Масса установки та же 130 кг. Тяга та же 47 кг. Поверхность ровная без уклонов, асфальт (напоминаю - коэффициент качения пневморезины по асфальту = 0,02). ВЕТРА НЕТ! Затормозим установку. Заводим двигатель, выходим на режим 5600 об/мин и получаем тягу 47 кг. Отпускаем. Время и расстояние до точки 65 км/ч как вычислить?

[GraNiNi]

Точного расчета не будет.
Разгонится примерно за 10 сек.

[photon]

photon:

Тема выделена из этой темы:

http://dxdy.ru/post158644.html#158644

[Motion]

GraNiNi писал(а):

Точного расчета не будет.
Разгонится примерно за 10 сек.

Точного расчёта никто и не хотел.
а как получилась такая цифра "10 сек.", поясните пожалуйста, ну хоть примерно.

[Zai]

Уравнение движения Вашей машины на колесах аналогично уравнению geomathа
$m \dot V= F- C_xS\rho\frac {V^2} 2
Решая это уравнение с начальным условием $V(0)=0 должны получить Ваш ответ.
$u=\frac V {\sqrt{\frac {2F} {C_xS \rho}}}
$\tau=t \frac {F} {m \sqrt{\frac {2F} {C_xS \rho}}}
$ \dot u+ {u^2}= 1
$ \frac { \dot u}{1-u^2}= 1
$u(0)=0
$ u(\tau)= \th {\tau}
$ V(t)=\sqrt{\frac {2F} {C_xS \rho}} \cdot \th (t \frac {F} {m \sqrt{\frac {2F} {C_xS \rho}}})
Примем
$C_x=0.5
$F=470 N
$m=130 kg
$\rho=1.29 \frac {kg} {m^3}
$S=2 m^2 Площадь болше чем омываемая водой
В момент времени $t=6.04 sec Ваша машина наберет скорость 65 км/час

[Kosmos]

Motion писал(а):

GraNiNi писал(а):

Motion, посчитать не так просто, так как сложно учесть все факторы формы, участвующие в создании сопротивления движению. Также есть сомнение, что вообще будет достигнута скорость в 65 км/час.
Только реальные испытания дадут Вам ответ.

Эта скорость достигнута через 2 - 3 минуты после начала движения, при чём наблюдалось следующее - в первые 30 секунд разгон был очень медленным - до 10 км/ч, далее где-то через минуту после старта резкий прирост скорости до 50 км/ч, затем в следующие 30 секунд какое-то странное замедление ускорения и уже в оставшееся время, за последнюю минуту скорость медленно возрастала с 55 до 65

Всё правильно. Крутящий момент у ДВС зависит от частоты вращения. Характеристика момента там, если по горизонтали отложены частоты вращения, а по вертикали моменты, имеет вид такой горки. Верхняя точка горки - это максимальный момент, ему соответствует одно значение частоты вращения. Оптимальное значение. А если частота будет выше или ниже, то момент падает и ваш катамаран разгоняется слабее.

Зачем по-вашему на автомобили коробку передач ставят? Специально, чтобы и на малых и на больших скоростях движения автомобиля, вал двигателя всегда крутился с примерно одной и той же оптимальной частотой и выдавал максимальный момент.

Если хотите ускорить свой девайс, то можете тоже поставить на него коробку.

[Motion]

$ u(\tau)= \th {\tau} - А не подскажете что такое "th" ?

[GraNiNi]

th - гиперболический тангенс.

В приведенном Zai расчете, для учета сопротивления трения качения, можно уменьшить силу тяги до 400 Н, а также увеличить коэффициент сопротивления Сх до 0,7, что несколько увеличит время достижения нужной скорости.

[Motion]

GraNiNi писал(а):

th - гиперболический тангенс.

В приведенном Zai расчете, для учета сопротивления трения качения, можно уменьшить силу тяги до 400 Н, а также увеличить коэффициент сопротивления Сх до 0,7, что несколько увеличит время достижения нужной скорости.

А длину разбега как нибудь вычислить можно?

[GraNiNi]

Из того же расчета у Zai.

Если грубо, по-простому, то при средней скорости 9 м/сек, за 10 сек получим: 9*10 = 90 м.

[Motion]

Ой... что то мой разум опух совсем...
Толи я не умный толи лыжи не едут.

Вот к примеру есть у нас машина (автомобиль) которая стоит на хорошем ровном (без уклона) асфальте без тормоза и не на скорости. У машины 4 хорошо накаченых воздухом (2,5 кг/см^2) колеса, радиус каждого колеса 37,5 см. (R13) масса автомобиля 1650 кг. Сколько мне потребуется приложить килограмм к машине (толкнуть сзади), чтобы она сдвинулась с места?

[GraNiNi]

Чтобы толкать: 1650*0,02=33 кг.
Чтобы сдвинуть с места - раза в полтора, два - больше.

[photon]

photon:

Поехали в Механику и Технику