Почему автомобили набирают подъемную силу при движении на высокой скорости?

Я исследовал физику, связанную со спойлерами, и я только что нашел ту же информацию о спойлерах, дающих задним колесам автомобиля большее сцепление с дорогой, действуя как перевернутый аэродинамический профиль.

Итак, мой вопрос: что именно заставляет автомобиль явно увеличивать подъемную силу при быстром движении, чтобы использовать спойлер, и полностью ли это связано с аэродинамикой рассматриваемого автомобиля?

Изменить: ясность вопроса.

Я просто придираюсь (так сказать), но у таких машин есть передние юбки, чтобы воздух не продавливался под машину. Перевернутые крылья давят вниз. Они не должны противодействовать какой-либо подъемной силе — направленная вниз сила приветствуется, даже если противодействовать подъемной силе нет, так как это дает колесам большее сцепление с дорогой.
Все это происходит из-за спора, который у меня был с другом, он считает, что вертикальные, нисходящие эффекты гравитации уменьшаются, когда объект движется со скоростью, поэтому, по сути, он считает, что машина потеряет вес. Это звучит так же безумно для вас, как и для меня?
@MatthewMorgan Да, это звучит безумно. Очевидно, восходящих сил больше, но сила тяжести на самом автомобиле не меняется.
Понятно, я думал, что, должно быть, сошел с ума от того, как свирепо он защищает свою позицию, к сожалению, я не могу заставить его сдвинуться с места ни на дюйм, потому что он просто очень злится, что я удвоил его знания. Что именно могло бы вызвать эти восходящие силы?
@MatthewMorgan: Ну, чтобы успокоить его, вы могли бы сказать ему, что он прав. Если бы машина разгонялась до 5 миль в секунду, она была бы невесомой :-)
@Mike Dunlavey: Ха-ха, я действительно мог бы. Правильно ли я думаю, что в этот момент машина будет на орбите?
@MatthewMorgan: Конечно. Если бы не такие детали, как воздух, горы и люди, мешающие.
@Mike Dunlavey: Конечно. Тем не менее, знание того, что кто-то не знает о чем-то настолько очевидном, вызывает у меня ментальный зуд, что только заставить их понять может по-настоящему поцарапать, думаю, мне придется жить с этим, чтобы сохранить мир :]
@MatthewMorgan: Верно. Выбирайте свои сражения и оставайтесь друзьями. Никто не выигрывает спор. Если он тебя услышал, это главное.
@Mike Dunlavey: Мудрые слова, если я когда-либо их слышал. Спасибо за помощь :]
@MatthewMorgan Чтобы добавить к обсуждению, даже объекты на орбите испытывают гравитацию, которая имеет тенденцию оставаться более или менее неизменной. Причина, по которой объект может оставаться на орбите, заключается в том, что гравитация уравновешивается центробежной силой.
Вы абсолютно правы, имеют ли технически орбитальные объекты вес?
@MatthewMorgan: да. в противном случае они не смогут оставаться на орбите. когда мы говорим о невесомости, это потому, что результирующая сила равна нулю. так что в значительной степени вы находитесь в свободном падении. вот почему на Земле возможны эксперименты с невесомостью. В Википедии есть хорошая статья об этом.
Мэтью, этот вопрос вы имели в виду, когда задавали вопрос о скорости и потере веса ? Если это так, то я сделал ошибку, закрыв его, и должен извиниться перед вами. Для дальнейшего использования вы можете попросить нас передумать: если бы вы написали мне комментарий о том, что ваш вопрос касается автомобилей, мы могли бы выяснить природу недоразумения, отредактировать более раннюю версию в форме и повторно открыть это.
dmckee, не нужно извиняться, вопрос, который я разместил, был неясен и имел очень мало глубины. Полностью моя вина. Все же разрешите поблагодарить вас :]

Ответы (2)

Это потому, что форма автомобиля использует принцип Бернулли: разница давлений между воздухом над и под автомобилем вызывает чистую направленную вверх вертикальную силу, которая увеличивается, когда автомобиль движется быстрее.

это частично верно. если вы перевернете автомобиль вверх дном и заставите его двигаться на достаточно высокой скорости, он все равно будет испытывать подъемную силу. давление на нижней стороне выше, потому что поток воздуха ограничен дорогой, поэтому скорость имеет тенденцию быть ниже.
Большое спасибо вам обоим за то, что объяснили мне это, я буду изучать принцип Бернулли дальше.
@mythealias Поток, ограниченный дорогой и вязкий, на самом деле может засосать машину на землю. Совершенно неверно говорить, что создается подъемная сила или что давление под ним выше, чем давление над ним. Помните: воздух ускоряется, когда он находится в замкнутом пространстве (эффект Вентури), и давление падает по мере его ускорения (Бернулли).

Дизайн автомобиля решает многое. Например, вполне возможно (и желательно) создать прижимную силу , просто двигаясь быстрее. Это называется эффектом земли и, по сути, работает, делая автомобиль достаточно низким, чтобы воздух двигался быстрее под автомобилем, а не над ним, поэтому принцип Бернулли фактически присасывает автомобиль к земле, а не поднимает его. Некоторые гоночные автомобили в 1960-х и 70-х годах фактически добавляли вентиляторы к нижней части автомобиля, чтобы усилить этот эффект. Мой личный фаворит — Chaparral 2J , у которого было два двигателя: один приводил в движение автомобиль, а другой приводил в движение вентилятор. Жаль, что они имели склонность к возгоранию...

Главной целью создания прижимной силы является увеличение сцепления с дорогой. Конечно, это происходит за счет увеличения трения и аэродинамического сопротивления. На самом деле, чтобы улучшить обгон в гонках Формулы-1, в 2011 году они ввели правило, позволяющее регулировать заднее антикрыло , чтобы на прямых водитель мог уменьшить прижимную силу, создаваемую задним антикрылом, для увеличения скорости. Но, в свою очередь, крыло будет генерировать больше прижимной силы, чтобы поддерживать устойчивость автомобиля. Также в статье отмечается баланс износа шин за счет добавления силы спереди или сзади с помощью спойлера.

Еще одна причина, по которой прижимная сила желательна, - это устойчивость автомобиля. Для автомобиля с передним расположением двигателя на низких скоростях это вряд ли превысит силу сцепления шин. Но на высокой скорости автомобиль с передним расположением двигателя будет иметь тенденцию к избыточной поворачиваемости , потому что задние колеса будут иметь меньший вес и будут проскальзывать раньше передних. Так что в этом случае спойлер добавляет нисходящее усилие на задние колеса и изменяет характеристики рулевого управления. То же самое относится и к передним спойлерам на автомобилях со средним или задним расположением двигателя.

Таким образом, маловероятно, что автомобили действительно создают подъемную силу при ускорении. Очень немногие на самом деле делают это, и высокоскоростные автомобили на самом деле имеют тенденцию генерировать прижимную силу, просто ускоряясь. Спойлеры, или крылья, добавляются для улучшения определенных характеристик автомобиля, а именно: износа шин, прохождения поворотов и максимальной скорости.

Причина, по которой автомобили в целом не создают подъемной силы, на самом деле является результатом тщательного проектирования. Некоторые автомобили — я полагаю, что оригинальный Ford Capri был одним из них — были печально известны тем, что становились легкими спереди при быстрой езде. Это произошло из-за того, что симметрично сужающаяся, несколько пулеобразная передняя часть автомобиля нагнетала воздух под нее; более поздние модели имели рудиментарную воздушную заслонку, которая предотвращала этот эффект.
Почему автомобили набирают подъемную силу при движении на высокой скорости?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v