Катимся с горки, куда девается энергия?

[alx_12]

Здравствуйте.
Требуется смоделировать тормозной диск и произвести анализ на прочность при повышенной температуре в Solid Works Simulation, но сначала надо найти температуру(эффект), с чем у меня проблемы. Все значения выдуманные, их можно изменить.

Машина катится с горы и держит скорость 80 км в час используя тормоза для поддержания этой скорости.
Потенциальная энергия набираемая тратится на :
1. Преодоление воздуха
2. Нагревание тормозного диска с колодками за счет трения
3. Нагревание шин за счет их деформации наверно.

Вообще интересно представить ситуацию с бесконечным склоном в 20 градусов(я не перегнул уклон?).
Я не уверен как правильно посчитать общее изменение потенциальной энергии, так можно(?):
$ m=215kg, v=22.2m/s, g=9.8m/s^2 $
проезжая 1км по наклонной соответствует 340 метров изменению высоты и это за 45секунд
$ E_p=mgh=215kg\cdot9.8m/s^2\cdot340m=716380j $
для программы эффект нужен $ P=E_p/t=716380j/45s=15.9kW $

Теперь вопрос, если до сих пор всё верно, как распределить этот эффект на пункты 1.2.3. примерно? Можно ли вообще теоретически это определить? Какой % приходится на 2. больше всего интересует.

[e2e4]

Возьмите реальный автомобиль, например ВАЗ 2108 (для него такие испытания точно проводились). Посмотрите, сколько мощности требуется для поддержания скорости на уровне 80 км/ч. Разница мощности, которую сообщает уменьшение потенциальной энергии при движении в гравитационном поле Земли и требуемой мощности для движения на 80 км/ч - и будет примерно мощность, выделяемая в виде тепла в тормозах. Только там еще присутствует трение трансмиссии, которое при свободном скатывании значительно меньше (при разомкнутом сцеплении).

Насчет распределения мощности между преодолением силы сопротивления воздуха и трением качения шин, то можно говорить об их примерном равенстве на 80...90 км/час, потом сила сопротивления воздуха значительно превысит (она растет во экспоненте). Все величины рассчитываются, исходя из измеренных опытным путем коэффициентов, вряд ли их можно рассчитать теоретически точно.

[Maslov]

e2e4 в сообщении #495971 писал(а):

она растет во экспоненте

Сила сопротивления пропорциональна квадрату скорости:

$$ X = c_x \dfrac {\rho v^2} 2 S $$

[e2e4]

Цитата:

Сила сопротивления пропорциональна квадрату скорости:

Совершенно верно, это я применил общепринятый "штамп" речи. Конечно, пропорционально квадрату скорости.

[ryazanov]

Как то никак при таком угле наклона не удавалось разогнаться до 90 км в час. Всегда было меньше, возможно, из за встречного сопротивления.