Тест: что надо знать про мощность и крутящий момент в автомобиле

Mожет ли крутящий момент существовать при нулевой мощности? Способна ли коробка передач увеличить мощность? Как распределена мощность между ведущими колесами, когда заднеприводный автомобиль с блокированным дифференциалом движется по плохой дороге? На эти и другие каверзные вопросы по физике процесса предлагают ответить Михаил Колодочкин и Эдуард Коноп. Проверим себя?

Мощность — это работа, совершаемая за единицу времени. Можно сказать, что мощность — это скорость выполнения работы. Например, трактор за секунду накосит больше сена, чем газонокосилка. Основная единица измерения мощности — ватт (Вт). Численно она характеризует собой работу в один джоуль (Дж), совершенную за одну секунду. Распространенная внесистемная единица — лошадиная сила, равная 0,736 кВт. Для примера: мощность двигателя 170 кВт соответствует 231,2 л.с.

А что такое крутящий момент? Со школы помним про силу, помноженную на плечо, — измеряется в ньютон-метрах (Н·м). Смысл очень простой: если момент, приложенный к колесу радиусом 0,5 м, составляет, скажем, 2000 Н·м, то толкать наш автомобиль будет сила в 4000 Н (с округлением — 400 кгс). Чем больше момент, тем энергичнее мотор тащит машину.

Связь между этими двумя основными параметрами неразрывная: мощность — это крутящий момент, умноженный на угловую скорость (грубо говоря, обороты) вала. А может ли существовать крутящий момент при нулевой мощности? Способна ли коробка передач увеличить мощность?

Оцените уровень своих знаний — ответьте на вопросы. Это не так просто, как кажется на первый взгляд. Исходные условия: разного рода потери, например на трение, не учитываем, а нагрузки на колёса и условия сцепления шин с покрытием считаем одинаковыми, если не оговорено иное.

1. Автомобиль в глубокой колее сел на брюхо: ведущие колеса вертятся, не касаясь земли. Водитель упрямо газует. Какую полезную мощность может при этом выдать двигатель?

А — паспортную;

Б — в зависимости от оборотов;

В — нулевую;

Г — в зависимости от включенной передачи.

Правильный ответ: В. Автомобиль не движется, мотор не совершает полезной работы. Значит, и полезная мощность равна нулю.

2. Заднеприводный автомобиль с блокированным дифференциалом движется по плохой дороге. Как распределена мощность между ведущими колесами?

А — поровну;

Б — обратно пропорционально частоте вращения каждого из колес;

В — в зависимости от сил сцепления с покрытием;

Г — прямо пропорционально частоте вращения каждого из колес.

Правильный ответ: В. При блокированном дифференциале ведущие колеса вращаются с одинаковой скоростью, но моменты на них не выравниваются — они зависят только от сцепления с дорогой. Следовательно, реализуемые колесами мощности тоже определяются силами сцепления с покрытием.

3. На что влияет мощность мотора?

А — на динамику разгона;

Б — на максимальную скорость;

В — на эластичность;

Г — на все перечисленные параметры.

Правильный ответ: Г. Часто полагают, что машину тащит исключительно крутящий момент. Но поставщиком крутящего момента является мотор. Если тот перестанет снабжать колеса энергией, то все динамические параметры будут равны нулю. Например, резко тронуться на повышенной передаче не удастся: при низких оборотах просто не хватит мощности. А она-то и определяет запас энергии, которую способен выдать двигатель. И влияет на все перечисленные параметры.

4. Какое из нижеперечисленных устройств позволяет повысить мощность?

А — гидротрансформатор;

Б — коробка передач;

В — раздаточная коробка;

Г — ни одно из перечисленных.

Правильный ответ: Г. Ни одно из перечисленных устройств не является источником энергии, поэтому даже теоретически не может увеличивать подводимую к ним энергию, а следовательно, и мощность.


5. На какой передаче мощности на входном и выходном валах пятиступенчатой коробки равны?


А — на прямой;

Б — в зависимости от оборотов;

В — в зависимости от марки автомобиля;

Г — на любой.

Правильный ответ: Г. В зависимости от передаточного числа шестерен, коробка передач изменяет крутящий момент на выходном валу. Грубо говоря, меньше обороты — больше момент. Мощность же при этом остается неизменной: ее создает мотор, а не коробка.


6. Заднеприводный автомобиль едет по кругу. Как распределена мощность между ведущими колесами, если сцепление с дорогой у них равное, а дифференциал не заблокирован?


А — поровну;

Б — обратно пропорционально частоте вращения каждого из колес;

В — в зависимости от типа коробки передач;

Г — прямо пропорционально частоте вращения каждого из колес.

Правильный ответ: Г. Момент, приходящий от коробки передач на корпус дифференциала, последний делит поровну между ведущими колесами. Но скорость внешнего колеса выше, поэтому и мощность на нем больше, чем на внутреннем.

7. Полноприводный автомобиль едет по кругу. Нагрузки на колёса одинаковые, дифференциалы не заблокированы. На какое из колес приходится бóльшая доля общей мощности?


А — на все поровну;

Б — на внешнее переднее;

В — на внутреннее переднее;

Г — в зависимости от сил сцепления с покрытием.

Правильный ответ: Б. Дифференциалы выравнивают моменты на всех колесах. Но внешнее переднее колесо движется по траектории с наибольшим радиусом, а потому вращается быстрее других, поскольку проходит больший путь. Значит, и реализуемая им мощность выше.


8. Электромобиль, пытавшийся заехать на слишком крутой подъем, беспомощно снизил скорость до нуля и замер на полдороге. Колеса не буксуют, но и не крутятся. Чему равны мощность и крутящий момент, развиваемые при этом электромотором?


А — мощность — ноль, момент — максимальный;

Б — и мощность, и момент равны нулю;

В — мощность максимальная, момент нулевой;

Г — и мощность, и момент максимальны.

Правильный ответ: А. Двигатель не совершает полезную работу, его обороты нулевые, поэтому и мощность равна нулю. А вот крутящий момент при этом есть: это он удерживает электромобиль от скатывания назад. Подобные ситуации: стартер не может прокрутить замерзший двигатель; слесарь пытается отвернуть намертво закисшую гайку. Приложена сила, есть плечо, налицо сопротивление — значит, появляется момент. Но мощность отсутствует.

Понравился пост? Еще больше интересного в Телеграм-канале и группе ВК

подписаться подписаться

via