Потребляет ли автомобиль больше топлива, когда идет дождь?

При движении по лужам на мокрой дороге происходит дополнительная потеря энергии, поскольку протекторам шин приходится совершать работу, чтобы выбрасывать воду. Один из способов взглянуть на это состоит в том, что он продолжает пытаться скользить по поверхности воды, но постоянно погружается в нее, чтобы встретить тротуар, что эквивалентно движению в гору.

Трение действительно необходимо для того, чтобы автомобиль отталкивался от земли. Однако не имеет значения, насколько велико трение, пока ваши шины не скользят. Вы тратите топливо только в том случае, если тратите энергию на вращение колес, которая рассеивается в виде тепла, прежде чем приступить к движению автомобиля. В противном случае действует третий закон Ньютона, и земля толкает вас вперед так же сильно, как вы отталкиваетесь назад. Так что, если вы не один из тех водителей, которые продолжают нажимать на педаль газа в тонких лужах и аквапланировать, особой разницы быть не должно.

Конечно, чтобы избежать заноса, вам, возможно, придется двигаться медленнее, что само по себе может повлиять на вашу эффективность (и, вероятно, является доминирующим эффектом здесь - см. соответствующий вопрос ).

Сопротивление воздуха - это совсем другое. Если в воздухе есть капли воды, это увеличивает его эффективную плотность, поэтому вы потратите больше топлива, чтобы оттолкнуть его. «Сильный» дождь выпадает примерно$25\ \mathrm{mm}/\mathrm{hr}$($1\ \mathrm{in}/\mathrm{hr}$). В другом месте этой статьи мы узнаем, что большие капли дождя падают с конечной скоростью$9\ \mathrm{m}/\mathrm{s}$. Для того чтобы эти числа были согласованы, доля объема воздуха, наполненного каплями дождя, должна быть

Приложение: Есть много других факторов, заслуживающих внимания, многие из которых имеют более интересную и сложную физику, чем простые вещи, которые мне хотелось анализировать. Кайл отмечает в комментарии , что вода может быть липкой, поэтому по ней может быть труднее проехать (это менее экстремальный пример проезда через смолу). Вытеснение воды также стоит чего-то, как отмечено в ответе kaz . Оба эти эффекта, вероятно, являются более значительными, чем увеличение эффективной воздушной массы. Ответ Фрэнка Пресенсии Фандосаупоминает еще большую проблему, эффективность двигателя, основанную на воздушном потоке (и готовности участвовать в сгорании), что является инженерной проблемой, слишком сложной для такого физика, как я. Комментарий OSE также указывает на неявное предположение, которое я сделал выше, которое следует сказать явно: я сравниваю$100\%$влажная погода с дождем и без него. Если вы хотите сравнить с сухой погодой, эффект будет другим, главным образом потому, что молекула азота более массивна, чем молекула воды.

В конце концов, однако, я готов поспорить, что самым большим эффектом по-прежнему является тот факт, что большинство водителей снижают скорость во время сильного дождя, поскольку эффективность использования топлива сильно зависит от скорости.

Я хотел бы рассмотреть только один аспект этого вопроса. Я не уверен, что, как выразился Крис Уайт, «не имеет значения, насколько велико трение, пока ваши шины не скользят». Коэффициент трения качения действительно зависит от поверхности, поэтому я думаю, что в дождь он несколько отличается. Я предполагаю, что потери на трение при качении несколько важны ( http://www.consumerenergycenter.org/transportation/consumer_tips/vehicle_energy_losses.html ), даже для ведущих колес.

Я бы сказал да, я спешу, но вот две основные причины, которые я могу назвать прямо сейчас:

• Плотность воздуха НЕ одинакова, как заметил Крис Уайт.

• Теплоемкость воды и теплопроводность отличаются от воздуха. Сейчас я могу только догадываться, так как задействовано слишком много факторов, но это, вероятно, приведет к тому, что он будет потреблять больше топлива. Двигатель должен быть горячим, чтобы работать наилучшим образом, а металл — хороший проводник. Воздуха не так много, зато вода есть. Итак, я предполагаю, что даже при той же температуре вода заставит весь автомобиль выделять больше тепловой энергии, что заставит его потреблять больше энергии (топлива). Кроме того, если вы хотите, чтобы температура внутри автомобиля отличалась от температуры снаружи, это также повлияет на нее.

Движение по стоячей воде требует много энергии и требует замедления автомобиля, поэтому для поддержания той же скорости, что и на сухой поверхности, вам требуется больше топлива, т. е. расход топлива упадет. У меня есть мгновенное чтение миль на галлон на моем BMW 335D, и я заметил, что в противном случае 30 миль на галлон на сухой поверхности могут упасть до 25 или лесса на мокрой поверхности. Я говорю о поверхностях с лужами воды, а не только о мокрых.