¿Cómo calculo la potencia requerida para hacer funcionar un vehículo cuando conozco la carga y la velocidad?

Answer 1

¿Puedo aventurarme a decir eso, como en muchos casos con preguntas de esta naturaleza? los escasos datos “dados” son tales que una respuesta significativa requiere suposiciones y disposiciones calificativas para ser expresadas. Otras respuestas aquí también implican estas restricciones.

Por lo tanto, supongo que “vehículo” se refiere a un automóvil de diseño convencional, que opera en una carretera pavimentada nivelada. y la “potencia requerida” para mantener una velocidad constante como se puede esperar razonablemente en el uso público.

Alternativamente, también puede ser interesante encontrar cuánta potencia se necesitaría para acelerar el vehículo en el uso diario.

La potencia real requerida para impulsar un automóvil promedio a velocidad constante es sorprendentemente pequeña. Solo para contrarrestar la resistencia del aire y la fricción de los neumáticos.

Dado: Área de sección transversal (área frontal) A = 25 pies ^ 2 y coeficiente de arrastre Cd = 0.3

Densidad del aire d = 0.00237 lb-masa / pie ^ 3, y velocidad V = 88 pies / segundo (60 mph o 96.5 km / h)

Fuerza de arrastre aéreo, Fd = 1/2 * d * A * V ^ 2 * Cd = 1/2 * 0.00237 * 25 * 88 ^ 2 * 0.3 = 68.8 lb de fuerza

Si Cr, el coeficiente de fricción de rodadura, es 0.015, y el peso del automóvil, digamos 4000 lb.

4000 * 0.015 = 60 lb. Fuerza de resistencia externa total = 68.8 + 60 = 128.8 lb

Caballos de fuerza = fuerza x velocidad / 550 = 128.8 x 88/550 = 20.7 HP

La estimación de Michael Jacobs de 20 HP en la carretera estaría muy cerca.

Si el OP desea encontrar qué caballos de fuerza / torque se requieren para acelerar el automóvil, entonces tendríamos que trabajar y combinar las fuerzas de inercia involucradas.

!!! Solo por diversión, supongamos una velocidad máxima de 120 mph (176 pies / seg.) Y busquemos HP.

Aire arrastrado HP = 0.5 * 0.00237 * 25 * 176 ^ 2 * 0.3 * 176/550 = 88.1 HP.

Arrastre del neumático HP = 4000 * 0.015 * 176/550 = 19.2. Aire total + neumático = 107.3 HP (5 x más)

Si duplicamos esto a 214, debería permitir una aceleración aceptable a velocidades legales.

!!! Editado para agregar.

Answer 2

No creo que tenga suficiente información para calcular eso solo a partir de la carga y la velocidad.

También necesitaría saber el coeficiente de fricción de la superficie sobre la que viaja el vehículo, y las cualidades elastoméricas de sus neumáticos, y si viajaba cuesta arriba o cuesta abajo, con viento de frente, viento de cola o sin viento.

One Horsepower se define como la capacidad de LEVANTAR un peso de 550 libras un pie en un segundo. Pero en un vehículo rodante, a una velocidad constante, no LEVANTAS su peso, ni siquiera lo aceleras hacia adelante; simplemente está superando la fricción de rodadura (suponiendo que la carretera está nivelada, sin viento) según sea necesario para mantener honesta la Ley de movimiento de Newton: es decir, un objeto que está en movimiento tiende a permanecer en movimiento, a la misma velocidad (dirección y velocidad), a menos y hasta que sea causado por alguna otra fuerza.

Para un automóvil rodante, esa “otra fuerza” es la fricción.

Si te hace sentir mejor, un sedán moderno típico a velocidades de crucero en carretera solo necesita una pequeña fracción de su potencia MÁXIMA CLASIFICADA para mantener esa velocidad al superar la fricción. Cuanto más “eficientes” sean sus neumáticos, y cuanto más suave sea la carretera, menos potencia necesitará para hacerlo.

Calcule más o menos en el vecindario de 20 hp para mantener un vehículo de 4.000 libras con pasajeros y carga rodando a una milla por minuto (60 mph) en una carretera suave y nivelada.

Pero no podrá calcular eso con precisión a menos que conozca esos otros factores, no solo el peso y la velocidad.

Answer 3

Teníamos un VW Passat a principios de los años 00. Tenía una pantalla de consumo de combustible que en la conducción normal rondaba los 19 mpg. El indicador tenía un modo instantáneo sin promediar. No es particularmente útil para estimar los costos de combustible, pero fue divertido verlo variar enormemente. A veces, durante la aceleración rápida, mostró 2–3 mpg durante esos pocos segundos. Conducir a una velocidad constante de 60 mph en terreno llano mostró números en el rango 30-40. Al ir cuesta abajo a veces llegó a 99.9 y luego quedó en blanco.

Answer 4

No es suficiente saber solo la carga y la velocidad. ¿Debe escalar colinas? ¿Qué tan empinado? ¿Cuál es su resistencia al aire? Un vehículo en terreno llano sin resistencia al aire requiere cero potencia para mantenerse a la velocidad, sin importar cuán grande sea la carga.

Answer 5

Fd = 1/2 * d * A * V ^ 2 * Cd = 1/2 * 0.00237 * 25 * 88 ^ 2 * 0.3 = 68.8 lb de fuerza

Aire arrastrado HP = 0.5 * 0.00237 * 25 * 176 ^ 2 * 0.3 * 176/550 = 88.1 HP.

arrastre HP = 4000 * 0.015 * 176/550 = 19.2. Aire total + neumático = 107.3 HP (5 x más)

Answer 6

HP aero = .000 0068 (Área frontal Ft2) Cd MPH ^ 3
HP rodando = Cr x Wt x V = .016 x Wt x MPH / 375
F = V ^ 2 x Área x Cd x Densidad del aire de .075 Lb / In3

Cd = coef aerodinámico de arrastre (sin unidades) Cr = arrastre rodante (sin unidades)
Wt = peso del vehículo
Cr = .001 vía de tren de acero
Cr = .080 neumático todo terreno V = velocidad (MPH)
Cd Coeficiente Aerodinámico
1.05… Cuadrado (2-D)
0.82… Cilindro en el extremo (3-D)
0.50… Esfera (3-D)
0.50… Cono – 60 grados
0.38… Hemisferio (3-D)
0.20… Forma de bala (l / d> 3)
0.05… Gota (l / d>?)