扭力等於加速能力? - 加上【時間觀念】的後續討論篇

Chris Tsai wrote:
只有達到極速時才引擎...(恕刪)


蠻有道理的

另外關於 ma=P/v 在 v=0時怪異
我認為
是因為真實世界施力是連續變化的

理想狀況下
t<0,F=0
t>0,F=k > 0

因為F=ma,a也是不連續變化
在t=0沒有定義,出現無限大的情形

樓下別激動
38G不等於無限大
比大小去學學吧
我好像看不見你的發言了 應該是網站的一個功能
tcn1john wrote:
蠻有道理的

另外關於 ma=P/v 在 v=0時怪異
我認為
是因為真實世界施力是連續變化的

理想狀況下
t<0,F=0
t>0,F=k > 0

因為F=ma,a也是不連續變化
在t=0沒有定義,出現無限大的情形(恕刪)

有道理? 你去拿100匹馬力 跟V= 0.1m/s 車重2000kg 算算看啊?
a= 372.8m/s^2 = 38G!
只要是小速度 加速一樣破表!
還t=0沒定義哩....
推力是引擎給提供給車前進 是因
單位時間下的做功是功率 是引擎輸出的結果
引擎推力不會因為一開始速度小而變大!
真是的.....

tcn1john wrote:
另外關於 ma=P/v 在 v=0時怪異


沒有什麼怪異現象,v=0 , P 必為 0
馬力不是瞬間出現的,引擎也是從轉速 0 開始加速。
v = 0 的時候轉速為 0 , P 也為 0,這個瞬間加速度未知。
引擎馬力上升的時候,轉速也跟著上升,v 就會跟著變大。
我一直強調從能量觀點和從力學觀點去看都是對的,
當你覺得奇怪時,你可以從力學觀點去檢查系統其他的狀態。

dinow chang wrote:
多餘的推力=ma 就是加速度的來源,而多餘的推力等同於多餘的功率
多餘的功率P作用在質量m速度v的物體上 就會得到加速度a...(恕刪)


上面說法不能解釋:
同車速用不同檔位"巡航",有不同轉速及標示功率及不同推力,車子並未加速.
為什麼?
等速巡航表示達到力平衡,實質推力=所有阻力和
阻力包含滾動阻力,機械摩擦,風阻等.
實質推力不等於可提供的推力.

用能量(功)的觀點,
功W=fs
功率P=fv

功或功率都是基於"力"的結果.

再用另樓舉的馬達的例子,工業用馬達,啟動後都在固定轉速運轉.
馬達也有標示功率,譬如100hp,可換算其輸出扭力值.
從空轉逐漸增加負載過程,標示功率都一樣,但實質輸出功率卻不同.
轉速都固定,可從電流表讀數可換算實質輸出功率.
空轉時,電流表讀數只有滿載的5%左右.
旋轉功率P=扭力*轉速,
增加負載,電流隨之提高,實質功率才跟著提高.對應扭力增值=負載增加的阻力

同樣的,車引擎標示功率不一定等於實質輸出功率.
車輛加速,就是將引擎的輸出,藉由輪胎傳到地面,施予作用力以得到前進的反作用力(推力).
實質功率要由傳動軸的負載,反推回引擎負載求得.


再來說加速:
加速是受力的結果這是牛頓說的.
a=f/m,m受淨力f作用產生加速度a.
到這裡都和時間無關.

車子所謂的性能好,在速度上的表現就是加速.
要加速好,就要讓a-t曲線圖相同時間內曲線下的面積大(速度值).
要累積a,就要持續的淨力f=推力-阻力和

加速有兩個限制:
1.推力vs阻力和
2.齒比因素,各檔位有對應車速-轉速關.

功率觀點可以用來看加速,不能用來計算.

功或功率是力作用的結果,
速度是累積a的結果,
馬力是累積扭力的結果.

非得用功率觀點,請問那台巡航的m3,三四檔差的61hp到哪了?
















壓縮米大大!!非常感謝你的討論,讓我豁然開朗了
我想我找到我們共通的結論了:

  「加速度」看扭力,「加速」看馬力

  另一個關鍵是「脈衝式動力」

先把我的名詞定義講清楚
  「加速度」: a = dv/dt = F/m = 引擎扭力*減速比 / 胎半徑*m
  描述的是瞬間的狀態

  「加速」: Δa = Δv/Δt = 2P / m(v1+v2)
  描述的是一段時間累積的結果
  其中 PΔt = ΔE = 1/2 m(v2平方-v1平方) = 1/2 m(v1+v2)Δv
  移項後得到 Δv/Δt = 2P / m(v1+v2)

我舉一個例子:
一輛車從怠速500rpm
固定在一檔(減速比10)開始全油門加速至6000rpm
途中在3000rpm達到這段過程中的最大「引擎扭力」300Nm
  在6000rpm達到這段過程中的最大「引擎馬力」150kW
檢視這段過程中
出現最大「加速度」一定是在3000rpm,引擎扭力最大時,得到輪上扭力為3000Nm

那為何賽車手不會選在3000rpm前後的換檔區間?
原因就在「脈衝式動力」
推力出現的頻率等同於「加速度」出現的頻率,進而影響累積得到的「加速」結果
四缸引擎曲軸每轉一圈產生兩次爆炸
所以3000rpm時引擎每秒爆炸100次
  6000rpm時      200次
由 P = T*2π*rpm/60 可換算各轉速時的馬力扭力
3000rpm時 300Nm出現的頻率100Hz,得到功率 94kW
6000rpm時 239Nm出現的頻率200Hz,得到功率150kW
所以在6000rpm前後換檔得到的「加速」結果比較好

本系列文篇的起因於大家朗朗上口的 加速看扭力,極速看馬力 這句話
而一般人開車在談的加速快慢
指的是我上述定義的「加速度」還是「加速」? 很明顯的應該是後者吧
所以說 「加速」看馬力,「極速」也看馬力 這樣的論述很合理

看的懂的有錯歡迎指正,看不懂覺得解釋不夠清楚的歡迎發問
但如果回文說不出道理缺乏邏輯又亂扯的我就不回應了
Chris Tsai wrote:
「加速度」看扭力,「加速」看馬力...(恕刪)


補充一下:
扭力-推力-加速度
持續的扭力-持續的推力-速度

持續的扭力或是扭力的延伸就是馬力.

"加速看扭力極速看馬力"這說法是基於經驗的結論,是用來"參考",不宜當成教條用來實際的比較.

另外,引擎的輸出,雖然動力來自各別汽缸的爆炸行程,透過各汽缸行程時差及賦予飛輪轉動慣性的傳遞,其輸出可視為連續.
壓縮米 wrote:
上面說法不能解釋:
同車速用不同檔位"巡航",有不同轉速及標示功率及不同推力,車子並未加速.
為什麼?
馬力/扭力曲線上看到的扭力也是標示扭力
巡航時輸出的扭力也不是標示扭力


[中間這段我同意,恕刪......]

功率觀點可以用來看加速,不能用來計算.

功或功率是力作用的結果,
速度是累積a的結果,
馬力是累積扭力的結果.
問題在於引擎是屬於脈衝式動力
引擎輸出推力不是連續性的,所以頻率很重要
光看扭力是無法計算加速的結果
功率是力作用累積的結果,加速也是
兩個結果都是同樣來自力的作用,所以結果之間當然可以互推計算
詳細說明請看我上一篇


非得用功率觀點,請問那台巡航的m3,三四檔差的61hp到哪了?
巡航時不是全油門,自然引擎實際的馬力扭力輸出都不是標示的值
Chris Tsai wrote:
所以說 「加速」看馬力,「極速」也看馬力 這樣的論述很合理
(恕刪)

這只是回到原本落跑樓主的標題 吵了八十多層
因為這種定論 就會出現只注重馬力而不注重扭力的說法
不是搞什麼低扭力高轉速引擎
就是變成柴油車戰汽油車 兩種結果都有
小型車汽油版快 柴油版省油
但新的BMW大型柴油車都比同級汽油車加速快
世上就是有高扭力 低馬力 加速快的車...

要補強低轉速的施力頻率 有其他方法 不見得要拉高轉速:
因為加速比的是 起步低速度 0-60mph為代表;
加速的瓶頸是 輪胎磨擦力 > 輪下輸出扭力 > 轉速
引擎點火爆發 -> 同時是扭力跟轉速的來源
要兩者都大就是要催油門

要補強低轉速的扭力: (A)可以用機械增壓 直接增起步扭力 這樣即便低轉施力頻率不夠 也很有力
(B) 最佳的是電動AC三相馬達 零轉就是最大扭力 一路直線到最大功率才下降
施力密度遠高於同級熱機 電能轉動能效率近九成!
電動車就是比加速時靠扭力狂勝 但是比極速時沒馬力上不去....


dinow chang wrote:
沒有什麼怪異現象,v...(恕刪)

寫這種 m a = P / v 極簡抽象式子問題很大
力學處處通用 拿來表示輪子從山坡滾下也可

但是這種類似自由落體的例子 用上述式子就出錯
起步時沒功率沒速度: 但是有重力 施力不為零...
[美國馬力派魔改傑作]
自從GT-R上市之後 由於售價遠低於歐美超跑 在一般市場的評價是"最便宜的類超跑車"
當然 美國這個篤信美國人XX都很大的文化 自然會有改裝車公司推出GT-R改裝
目標是讓你追上百萬名車Bugatti!(笑)
不過GT-R 四驅 起步加速非常快 的確有魔改的潛力;
美式的直線加速測量大多以1/4英哩記秒記速, 反正約四百公尺 秒數跟車速也是可以表現車的加速性能

2012 GT-R 的帳面資料 馬力540 扭力(呎磅)466 1/4哩加速: 11.2 sec@122.7mph(英哩)

AMS改裝廠先推出Alpha6套件 (大概是八千美金的排氣管組..)
效果是 加120匹馬力 加速變成 10.6 sec@130mph

再接再厲 推出更貴的Alpha9改裝:
馬力900 扭力650 加速 9.95 sec@141mph

又不死心 繼續Alpha10改裝:
馬力1200 扭力900 加速 9.1 sec@163mph

現在是嚇死人的Alpha12改裝:
馬力1500 扭力1000 加速 8.97 sec@169.5mph

這些資料剛好可以稍微比較一下馬力扭力跟加速的關係
只能用估算 不是精確法 假設車重都一樣 1/4英哩是定加速度;
把原廠車的值當成 1 去跟改裝版比較:
馬力比 (原廠 : A6 : A9 : A10 : A12)
1 : 1.22 : 1.66 : 2.22 : 2.77
扭力比
1 : 不詳 : 1.39 : 1.93 : 2.14
加速度比
1 : 1.12 : 1.29 : 1.63 : 1.72
動能比
1 : 1.12 : 1.32 : 1.76 : 1.91

可以大約看到: 扭力跟"估算加速" 比較有關, 增加馬力很爽; 但是比較浪費
A12的改裝 馬力加到2.77倍 加速度只有1.7倍..動能也只有1.9倍
該車馬力跟實際速度推算馬力 效率百分比是 85.7%...

資料來源: http://alphagtr.com/alpha/
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