sciencetalk

Beste wetenschappers

Om een test uit te voeren die bepaalt wat het vermogen en koppel is van een benzinemotor willen we 2 stalen schijven monteren van 150 mm i.p.v. wielen.

Het totaalgewicht van de auto is 110 N, bij toepassing van wielen

Tussen de motor en de wielen (schijven zit een overbrenging van 1: 3 en 1:2.)

De wrijvijng in de aandrijving willen we in deze verwaarlozen.

Op de motor wordt een toerentalsensor geplaatst die in een grafiek toerental en nm laat zien.

De vraag is dus hoe zwaar moeten de stalenschijven worden zodat deze gelijkwaardig zijn aan het gewicht van de auto.

Extra informatie

Het toerental ven de benzinemotor is ca. 23000 rpm

snelheid op het circuit ca. 100 km/uur

Gr Benny Mullink

Om een test uit te voeren die bepaalt wat het vermogen en koppel is van een benzinemotor [...] De vraag is dus hoe zwaar moeten de stalenschijven worden zodat deze gelijkwaardig zijn aan het gewicht van de auto.

Waarom is dat "dus" de vraag?

Dit lijkt me een andere vraag. Bovendien is niet duidelijk wat "gelijkwaardig" betekent.

Ik neem aan dat je het koppel en het vermogen van de motor wilt bepalen als functie van het toerental.

Om te weten wat je meet is de relatie tussen de grootheden van belang:

T = Iα

T het koppel (Nm)

α de hoekversnelling (rad/s² = s^-2)

α=dω/dt;

ω de hoeksnelheid in rad/s (richting van de vector volgens kurkentrekker regel)

Energie: E = ½ I ω²(kg.m².rad/s² = kg.m/s² .m = Nm = J)

I is het traagheidsmoment van de schijf (kg m²)

Vermogen is P = dE/dt = Iω dω/dt = I.ω.|α| (kg m² s^-1 s^-2= kg m s^-2 . m/s = (N.m)/s = J/s = W)

(volgens mij klopt dit, ik negeer even mintekens omdat het niet uitmaakt of de schijf links of rechtsom draait)

Lijkt er op dat het voldoende is als je bij vol gas de hoeksnelheid (toerental x overbrenging) en hoekversnelling kunt bepalen. Als het traagheidsmoment bekend is ligt het koppel dan ook vast.

Dat kan (denk ik) nauwkeuriger naarmate het traagheidsmoment I groter is (dan heb je een kleinere hoekversnelling bij hetzelfde vermogen).

Dan krijg je wat je wilt (wat ik denk dat je wilt): vermogen en koppel als functie van het toerental.

Dat het ene om translatie gaat (snelheid van de auto) en het andere om rotatie (hoeksnelheid van een roterende schijf) doet er niet zoveel toe want het gaat om het vermogen en het koppel dat de motor levert.

Hallo Jan

Bedankt voor de reactie,

Helaas ben ik geen natuurkundige.

Het bepalen van koppel en vermogen doet de software van de vermogensbank.

Om een correcte uitslag te krijgen is de diameter van de 2 schijven samen met het gewicht belangrijk.

Het gewicht van de auto is 11 kg deze versneld in b.v. 10 sec naar 100 km/uur.

De 2 schijven van 150 mm met een bepaald gewicht dienen dezelfde uitslag te geven.

De koppelkromme en het vermogen kunnen we aflezen, maar als de 2 schijven b.v. te licht zijn is de uitslag te hoog of andersom de schijven te zwaar is de uitslag te laag.

Ons inziens is er een bepaald gewicht van de schijven die 1:6 vertraagd worden naar 100 km/uur in 10 sec.

Die gelijk zijn aan een voertuig van 11 kg versnellen naar 100 km/uur in 10 sec.

Een vraag over natuurkunde is helaas niet zonder natuurkunde te beantwoorden.

Ook als de software een meting doet is wel handig om te weten wat die meting betekent. Anders kun je er net zo goed niet aan beginnen. Ik kan me verder niet zoveel voorstellen bij schijven die 100 km/h gaan. Je gebruikt de schijven toch als belasting voor de motor en die dingen hebben alleen een hoeksnelheid (ze draaien) of begrijp ik het niet?

Andere manier om er tegenaan te kijken: snelheid is onbelangrijk, er is (afgezien van wrijving) geen vermogen of koppel nodig om een voertuig op 100 km/h te houden (1e wet van Newton). Wrijving is alleen een complicatie in je meting omdat die moeilijk te controleren is. Dan kun je net zo goed de (hoek)versnelling meten in een situatie waarin de wrijving verwaarloosbaar is.

Hallo Jan

Het is ook de bedoeling om het vermogen te meten zonder snelheid.

We weten dat het vermogen van de motor ca 6 tot 8 pk is.

Wat we willen bereiken is het volgende.

Het betreft een modelauto van 11 kg deze versneld naar 100 km/uur in ca 10 sec.

Wat we willen is het volgende.

De auto wordt zwevend op een tafel gemonteerd. (de in dit geval stalen schijven van 150 mm kunnen vrij ronddraaien) De wegwielen aan de auto zijn overigens ook 150 mm.

De stalen schijven worden gemonteerd i.p.v de standaard wegwielen

Hoe zwaar moeten de schijven zijn om dezelfde testuitslag te krijgen, (dus te versnellen naar 100 km/uur in 10 sec)

Het verschil van deze 2 optie's is dus optie A 11 kg versnellen naar 100 km/uur in 10 sec.

optie B 2 schijven van 150 mm optoeren naar 3000 toeren in 10 sec.

Het gewicht van de 2 schijven+de tijd en het toerental dient dus gelijk te zijn aan een versnelling van 11 kg naar 100 km in 10 sec.

Het toerental van schijven bij 100 km/uur is ca.3000 toeren. In dit geval draait de motor 18000 rpm.

Misschien is het zo duidelijker

gr Benny

Bms rc Tuning schreef: ↑ma 10 feb 2014, 23:25Het gewicht van de 2 schijven+de tijd en het toerental dient dus gelijk te zijn aan een versnelling van 11 kg naar 100 km in 10 sec.

Het toerental van schijven bij 100 km/uur is ca.3000 toeren. In dit geval draait de motor 18000 rpm.

Misschien is het zo duidelijker

Versnelling kan nooit gelijk zijn aan gewicht + tijd en toerental. Je vergelijkt appels met peren, bananen en druiven.

Overigens hoeft alleen het koppel en het toerental te worden gemeten (rpm kun je vast wel omrekenen in rad/s). Het vermogen is dan T.ω (vergelijk P = F.v voor translatie)