Ταχύτητα αυτοκινήτων και αεροδυναμική
του Κων/νου Τζέκη
Η μεγάλη ταχύτητα των αυτοκινήτων, εκτός των άλλων γνωστών κινδύνων, προκαλεί ως εκ των νόμων της αεροδυναμικής, αφενός ορισμένα προβλήματα και αφετέρου ορισμένους κινδύνους.
Τα προβλήματα δημιουργούνται από την αντίσταση του αέρος, η οποία όπως θα δούμε παρακάτω είναι τεράστια, σε πολύ μεγάλες ταχύτητες, η αντίσταση δε αυτή στην κίνηση του αυτοκινήτου είναι αντίσταση στο παραγόμενο έργο της μηχανής, με αποτέλεσμα ένα μέρος του έργου της μηχανής, για την λειτουργία της οποίας καταναλώνονται καύσιμα, γίνονται τριβές και υποφέρει η μηχανή, να μην αξιοποιείται αλλά να εξουδετερώνονται δηλαδή να καταναλώνονται καύσιμα χωρίς παραγωγή έργου, αφετέρου να περιορίζεται η ανώτατη ταχύτητα, που θα μπορούσε να προσφέρει ο κατασκευαστής του αυτοκινήτου.
Οι κίνδυνοι αφετέρου δημιουργούνται από τη δυναμική άνωση, η οποία αναπτύσσεται με πολύ μεγάλες ταχύτητες η οποία ενεργεί σαν δύναμη ανυψωτική από κάτω προς τα επάνω, με αποτέλεσμα να εξουδετερώνει σημαντικό μέρος του βάρους του αυτοκινήτου, να μειώνεται κατά συνέπεια η τριβή των τροχών με την ίδια αναλογία της μείωσης του βάρους επί του οδοστρώματος, αφού τριβή είναι το γινόμενο του βάρους επί τον συντελεστή τριβής, με αποτέλεσμα την αιφνίδια απροσδόκητο και χωρίς εξήγηση για τους αδαείς εκτροπή του αυτοκινήτου εκ της οδού , από έναν ισχυρό πλάγιο άνεμο ή σπανιότατα το άνοιγμα του καπό του αυτοκινήτου λόγω της υποπίεσης επί της επιφάνειά του. Πολλοί οδηγοί θα είχαν τη δυσάρεστη εμπειρία του τιμονιού τους που “κοσκίνιζε’ και έτρεχαν να βρουν τα αίτια στα συνεργεία.
Αυτοί οι κίνδυνοι είναι ύπουλοι και ο οδηγός δεν τους υποπτεύεται, αλλά προκαλούν ατυχήματα συνήθως θανατηφόρα.
Το φαινόμενο της αεροδυναμικής και της αντίστασης του αέρα.
Το φαινόμενο της αντίστασης του αέρα και της δυναμικής άνωσης είναι αντικείμενο της φυσικής, το οποίο αποκαλείται αεροδυναμική.
Σαφώς δεν είναι ο σκοπός της παρούσας εργασίας η λεπτομερής καταχώρηση των φαινομένων της αεροδυναμικής και της δυναμικής άνωσης σ’ όλα τα ιπτάμενα κλπ οχήματα, αλλά οι συνέπειες των φαινομένων αυτών στο αυτοκίνητο κατά την κίνησή του.
α. Αντίσταση του αέρα και καύσιμα.
Κάθε σώμα που κινείται εντός του ατμοσφαιρικού αέρα, όπως και το αυτοκίνητο, δημιουργεί έναν μοναδικό αεροδυναμικό συντελεστή αντιστάσεως που εξαρτάται από το σχήμα του οχήματος και ιδίως το σχήμα της μετώπης του αλλά και το οπίσθιό του τμήμα. Επίσης σοβαρό στοιχείο αποτελεί και η ταχύτητά του.
Έτσι σε μια αρκετά μεγάλη ταχύτητα, το αυτοκίνητο αντιμετωπίζει σοβαρότατη αντίσταση του αέρα, για την υπερνίκηση της οποίας απαιτείται μεγαλύτερη κατανάλωση καυσίμου για τον ίδιο αριθμό χιλιομέτρων που διανύει κάποιο όχημα με χαμηλή ταχύτητα.
Παράλληλα με την εντονότερη λειτουργία της μηχανής προκαλείται μεγαλύτερη φθορά της λόγω του αυξημένου αριθμού των στροφών αλλά και της υπερθέρμανσης.
β. Αντίσταση του αέρα και ανώτατο όριο ταχύτητας.
Όσο αυξάνει την ταχύτητά του ένα όχημα, αυξάνει και η αντίσταση του αέρα στο τετράγωνό της. Έτσι σε κάποια στιγμή η αντίσταση του αέρα θα λάβει τέτοια τιμή ώστε να ισορροπεί πλήρως των ωστική δύναμη της μηχανής Μη υπάρχουσας συνεπώς άλλης ωστικής δύναμης, η ταχύτητα του αυτοκινήτου δεν μπορεί να αυξηθεί περαιτέρω και θα συνεχίσει να κινείται με την ίδια ταχύτητα που είχε αποκτηθεί και η οποία καλείται οριακή ταχύτητα και είναι η τελική ταχύτητα που επιτυγχάνει το αυτοκίνητο.
Συμπέρασμα.
Παρεμβάσεις στην ιπποδύναμη του συγκεκριμένου τύπου αυτοκινήτου, στο βάρος του, στις αναρτήσεις του, στα φρένα του, στα λάστιχά του, στο ύψος του από το έδαφος, στην ουρά του και στην πρόσοψή του, στα εξωτερικά του μέρη ή στα πλαϊνά του, χωρίς μελέτη και έγκριση των αρμοδίων αρχών, μπορούν να επιφέρουν δραματικές αλλαγές στην ευστάθεια του και σοβαρό κίνδυνο των επιβαινόντων του.
