速度と車重から出力を計算できますか

質問

トランスミッションの減速比とタイヤ径がわかれば、エンジン回転数から理論的な速度を計算できます。
　逆に、その速度を出すのに必要な出力を計算することはできるでしょうか。

　私の車の場合、最終減速比が2.440で5速で減速比が1.018、タイヤ外径は634.5mmです。ここから割り出すと5速5000回転で240.7km/hとなります。これは秒速にして約66メートルです。
　さて、車両重量は1632.5kgです。1メートル馬力は75kgのものを1秒間に1メートル動かす力です。ここから計算すると、1632.5kgの物体を1秒間に66メートル動かす力は1455馬力になってしまうのです。。。

(1632.5kg / 75kg) * 66m = 1455.6ps???

　どなたかおわかりになるでしょうか。

# もちろんタイヤや空気等の一切の抵抗を無視した机上の空論の話です。

回答No.2

noname#39625 · ベストアンサー

発想はよかったのですが、あなたは惜しいところで重大な間違いをしていることに気づいていません。

計算方法に間違いはありません。しかし、車両重量1632.5kgの車を「前」に走らすためには1632.5kgの力は必要ありません。
駆動系の摩擦力を超える力だけあれば車は動きます。

話がわからなくなってきましたか？では簡単な例を挙げましょう。
1kgの石が机に乗っています。これを押して動かしたい場合、どれだけの力が必要でしょうか？
1kg重？違います。1kg重×μ（摩擦係数）ではなかったですか？
もし机がつるつるの材質で、μが0.1くらいだったら、100g重の力で石は動き出します。

車を前に動かす場合も同じです。あなたの無視した抵抗等、それこそがこの計算に必要なのであって、
(1632.5kg / 75kg) * 66m というあなたの計算式の「1632.5kg」の部分には、
まさにその無視した抵抗の大きさを入れなければならないのです。
先ほどの石の例と同じく、エンジンは1632.5kg重もの力を出さなくとも、
駆動系の摩擦抵抗を上回る力さえ出せば車は動くのです。
考えてみてください。エンジンはタイヤを回しているのです。
そのタイヤに至るまでの部分の摩擦を上回る力だけ出せばタイヤは回りませんか？
その摩擦は1632.5kg重ではなく、1632.5kg重×μなのです。そして、ほとんどの場合、μ＜1です。
試しに安全で勾配のないところに車を止め、ギアをニュートラルにし、
パーキングブレーキを解除して車を押してみてください。
人ひとりの力でも何とか動くはずです。

ではあなたが出した1455馬力というのはなんだったのでしょう。
車重1632.5kgの車に1632.5kg重の力を加えるとどうなるか？
前だと話が複雑になるので、力の向きを上に変えましょう。
すると、車が上に持ち上がります。つまり、
時速240.7km/hで車を上に放り投げるのに必要なあなたの腕力です。

お礼

丁寧な回答をありがとうございます。
素人なものでなるべくパラメータを減らして手抜きをしようと思ったのですが、そもそも減らせるものではありませんでしたね。

タイヤメーカにμの参考値を、自動車メーカに前面投影面積とcd値を問い合わせてみます。

回答No.3

uzurara

致命的な間違い：１馬力は、１秒間に７５ｋｇのモノを１ｍ【上へ】移動させる力。

仮に１馬力を横移動させる力量とし、抵抗その他諸々抜きで机上単純計算した場合
算式で出された数値は１６３２．５ｋｇの物体を、静止状態から１秒で１ｍ移動させた時に時速２４０ｋｍ/ｈの速度になる式です。
Ｆ１も真っ青な加速力です＾＾；

お礼

実に致命的な間違いでした。

他の方の回答と総合すると以下のようになるかと思います。
ある重量の自動車がある一定速で走行しているときのエンジン出力は、抵抗力(路面抵抗や空気抵抗等)と同じになる（加速もしないし減速もしない）。

そういうわけで、抵抗力を割り出すためのパラメータを収集します。どうもありがとうございました。

回答No.1

mmmma

全ての抵抗を無視するなら、5000rpm以上回るエンジンなら何でもOKでは…

運動の法則（F=ma）では物体に力がかかっていれば加速度が生じます。
車も同様で、前向きの駆動力がかかっているから加速します。
空気抵抗やタイヤの転がり抵抗、軸受けの抵抗や伝達ロスを全て無視すると、車にかかる力はエンジンによる駆動力だけになります。
エンジンの内部抵抗まで無視すると、最終的には混合気の爆発による膨張速度とピストンのスピードが等しくなるまで駆動力が発生することになります。それはつまり、無負荷でアクセルを開け、5000rpm以上回ればOKということでは…