otoman.net
Tài xế O-H
(...tiếp theo phần trước Porsche 911 - P2.2: Truyền thống và tương lai)
Một buổi chiều tháng sáu trời nắng đẹp, và bạn quyết định mang chiếc xe đạp của mình ra dạo quanh một vòng thành phố. Tới ven bờ hồ điều hòa, bạn dừng xe tại quán nước mía quen thuộc, uống một ly thật mát lạnh trước khi trở về nhà. Nhưng bỗng trời bắt đầu tối sầm lại, mây đen nhanh chóng kéo tới, và trời bắt đầu đổ cơn mưa giông chuyển mùa. Thật may, bạn là người cẩn thận và đã mang theo mình chiếc áo mưa tiện lợi. Bạn trả tiền nước, mang áo mưa vào người, và bắt đầu khởi hành chặng về.
Dạo quanh một vòng thành phố.
Nhanh chóng, bạn bắt đầu phát hiện ra một vài vấn đề. Thứ nhất, gió làm chiếc áo mưa bị thổi phồng lên. Bạn cảm nhận một lực rất lớn đẩy mình về phía sau, và đầu gối và cơ đùi thì bắt đầu mỏi nhanh hơn vì mất sức. Thứ hai, những chiếc xe máy phía trước thay nhau bắn lên người bạn những tia nước bẩn từ mặt đường. Và cuối cùng, điều tệ nhất là những chiếc xe ô tô tạt nhanh qua bên mạn trái; chúng làm cho bạn ướt sũng vì xối nước mà chẳng hề nghe thấy tiếng chửi bới của bạn trong cơn mưa. Bạn về tới nhà trong hình ảnh của một chú chuột mệt mỏi, ướt át, bẩn thỉu. Bạn vội tắm rửa và ăn tối. Trong bữa tối, bạn kể cho cả nhà nghe về chuyến đi dạo chiều với tâm trạng bực bội, và mọi người thì được bữa cười phá lên. Thằng anh của bạn, học chuyên Lí, vỗ vai bạn xoa dịu: "Đen gì, cái đấy người ta gọi là khí động lực học đấy em".
Xe đạp trong mưa.
Khí động lực học bắt nguồn từ việc nghiên cứu chế tạo máy bay và sau này được đưa vào áp dụng cho xe ô tô. Về cơ bản, nó nghiên cứu chuyển động của dòng chất khí và những chất được khí mang theo (như đất, bụi, nước mưa...) lên một chiếc xe đang di chuyển. Dù nghe có vẻ nhẹ nhàng, loại chuyển động này cực kì quan trọng vì nó tác động trực tiếp tới những yếu tố then chốt của một chiếc xe: hiệu suất, cảm giác lái, tiêu hao nhiên liệu, phát thải khí, và tiện nghi của người lái. Để dễ hình dung hơn, chúng ta cùng quay lại với ví dụ về chuyến xe đạp trong cơn mưa.
Đầu tiên, chiếc áo mưa tiện lợi khi mặc lên người đã làm tăng diện tích trực diện (frontal area, A) của bạn. Điều này làm tăng lực cản (drag force, Fd) mà gió tác động lên bạn theo hướng ngược với chiều chuyển động. Bạn cần tạo ra một lực mạnh hơn lên pedal xe để thắng được lực cản tăng lên này. Ngoài diện tích trực diện, một yếu tố khác cũng tác động lên lực cản của gió là hệ số cản gió (drag coefficient, Cd). Hệ số này chỉ phụ thuộc vào hình dạng bên ngoài của vật thể; đối với người đi xe đạp, hệ số này vào khoảng 1.1.
Hệ số cản gió của một số vật thể thông thường.
Những điều này đều đúng với xe ô tô. Ngày nay, hệ số cản gió trung bình của một chiếc xe rơi vào khoảng 0.4 đối với xe Mỹ và khoảng 0.3 đối với xe Châu Âu, do Châu Âu áp dụng các điều kiện phát thải khắt khe hơn. Với chiều cao thấp và thiết kế đặc biệt hơn, những chiếc siêu xe thể thao hoàn toàn đạt được hệ số cản gió Cd và diện tích trực diện A thấp, qua đó không mất quá nhiều công suất để thắng được lực cản của gió. Khi chiếc xe di chuyển, lực cản này cũng tăng lên tỷ lệ với bình phương vận tốc tương đối của nó so với gió, và công suất tiêu hao Pd thì tăng tỷ lệ với lập phương của vận tốc này. Vậy, khi so sánh độ tối ưu của hai chiếc xe với nhau trên phương diện cản gió, chúng ta cần xem xét cả ba khía cạnh đã nêu.
Công thức tính lực cản gió.
(...còn tiếp)
Một buổi chiều tháng sáu trời nắng đẹp, và bạn quyết định mang chiếc xe đạp của mình ra dạo quanh một vòng thành phố. Tới ven bờ hồ điều hòa, bạn dừng xe tại quán nước mía quen thuộc, uống một ly thật mát lạnh trước khi trở về nhà. Nhưng bỗng trời bắt đầu tối sầm lại, mây đen nhanh chóng kéo tới, và trời bắt đầu đổ cơn mưa giông chuyển mùa. Thật may, bạn là người cẩn thận và đã mang theo mình chiếc áo mưa tiện lợi. Bạn trả tiền nước, mang áo mưa vào người, và bắt đầu khởi hành chặng về.
Dạo quanh một vòng thành phố.
Nhanh chóng, bạn bắt đầu phát hiện ra một vài vấn đề. Thứ nhất, gió làm chiếc áo mưa bị thổi phồng lên. Bạn cảm nhận một lực rất lớn đẩy mình về phía sau, và đầu gối và cơ đùi thì bắt đầu mỏi nhanh hơn vì mất sức. Thứ hai, những chiếc xe máy phía trước thay nhau bắn lên người bạn những tia nước bẩn từ mặt đường. Và cuối cùng, điều tệ nhất là những chiếc xe ô tô tạt nhanh qua bên mạn trái; chúng làm cho bạn ướt sũng vì xối nước mà chẳng hề nghe thấy tiếng chửi bới của bạn trong cơn mưa. Bạn về tới nhà trong hình ảnh của một chú chuột mệt mỏi, ướt át, bẩn thỉu. Bạn vội tắm rửa và ăn tối. Trong bữa tối, bạn kể cho cả nhà nghe về chuyến đi dạo chiều với tâm trạng bực bội, và mọi người thì được bữa cười phá lên. Thằng anh của bạn, học chuyên Lí, vỗ vai bạn xoa dịu: "Đen gì, cái đấy người ta gọi là khí động lực học đấy em".
Xe đạp trong mưa.
Khí động lực học bắt nguồn từ việc nghiên cứu chế tạo máy bay và sau này được đưa vào áp dụng cho xe ô tô. Về cơ bản, nó nghiên cứu chuyển động của dòng chất khí và những chất được khí mang theo (như đất, bụi, nước mưa...) lên một chiếc xe đang di chuyển. Dù nghe có vẻ nhẹ nhàng, loại chuyển động này cực kì quan trọng vì nó tác động trực tiếp tới những yếu tố then chốt của một chiếc xe: hiệu suất, cảm giác lái, tiêu hao nhiên liệu, phát thải khí, và tiện nghi của người lái. Để dễ hình dung hơn, chúng ta cùng quay lại với ví dụ về chuyến xe đạp trong cơn mưa.
Đầu tiên, chiếc áo mưa tiện lợi khi mặc lên người đã làm tăng diện tích trực diện (frontal area, A) của bạn. Điều này làm tăng lực cản (drag force, Fd) mà gió tác động lên bạn theo hướng ngược với chiều chuyển động. Bạn cần tạo ra một lực mạnh hơn lên pedal xe để thắng được lực cản tăng lên này. Ngoài diện tích trực diện, một yếu tố khác cũng tác động lên lực cản của gió là hệ số cản gió (drag coefficient, Cd). Hệ số này chỉ phụ thuộc vào hình dạng bên ngoài của vật thể; đối với người đi xe đạp, hệ số này vào khoảng 1.1.
Hệ số cản gió của một số vật thể thông thường.
Những điều này đều đúng với xe ô tô. Ngày nay, hệ số cản gió trung bình của một chiếc xe rơi vào khoảng 0.4 đối với xe Mỹ và khoảng 0.3 đối với xe Châu Âu, do Châu Âu áp dụng các điều kiện phát thải khắt khe hơn. Với chiều cao thấp và thiết kế đặc biệt hơn, những chiếc siêu xe thể thao hoàn toàn đạt được hệ số cản gió Cd và diện tích trực diện A thấp, qua đó không mất quá nhiều công suất để thắng được lực cản của gió. Khi chiếc xe di chuyển, lực cản này cũng tăng lên tỷ lệ với bình phương vận tốc tương đối của nó so với gió, và công suất tiêu hao Pd thì tăng tỷ lệ với lập phương của vận tốc này. Vậy, khi so sánh độ tối ưu của hai chiếc xe với nhau trên phương diện cản gió, chúng ta cần xem xét cả ba khía cạnh đã nêu.
Công thức tính lực cản gió.
(...còn tiếp)
