Opory ruchu - co to takiego?

W czasie jazdy samochodem nie zdajemy sobie sprawy z wielu czynników, które mogą przyczyniać się do jej utrudniania. Tymczasem powinniśmy wiedzieć, iż na pojazd znajdujący się w ruchu oddziałuje wiele sił przeciwstawiających się jego napędowi. Siły te stanowiące opór dla wszystkich poruszających się aut, występują w każdych warunkach eksploatacyjnych, choć rzadko kiedy oddziałują jednocześnie. W niniejszym artykule postaramy się omówić najistotniejsze siły wpływające na ruch samochodu oraz określić moment ich występowania.

Opory (nie tylko) toczenia

Jedną z najistotniejszych sił wpływających na ruch każdego pojazdu, jest opór toczenia. W praktyce zależy on od wielu czynników. Jednym z najbardziej oczywistych, jest stan i rodzaj nawierzchni drogi. Nie trzeba przecież nikomu specjalnie tłumaczyć, iż opór toczenia na asfalcie jest znacznie mniejszy, niż np. na drodze gruntowej. Kolejny czynnik wpływający na opór toczenia, stanowi ciśnienie w ogumieniu: im jest ono wyższe, tym ten ostatni maleje. Nie bez znaczenia jest również sama konstrukcja ogumienia, ponieważ inne siły wpływają na ruch pojazdu w przypadku opon diagonalnych, inne zaś radialnych. Na opór toczenia wpływają również inne siły – ich udział jest jednak znikomy lub pojawiają się one wyłącznie w pewnych okresach. O jakie siły chodzi? Niektóre z nich związane są z konstrukcją i zamocowaniem kół, np. opór w łożyskach, czy opór zbieżności kół związany z nierównoległym ustawieniem kół w stosunku do osi podłużnej pojazdu. Na opór ruchu może wpływać również odkształcenie się opony na nierównościach drogi, czy siła potrzebna do przejechania przez powstałe po deszcze rozlewisko na jezdni.

Trudne wzniesienia

Podczas jazdy pod górę na stromych odcinkach drogi, musimy zmagać się dodatkowo z tzw. oporem wzniesienia. Siłę tę mierzy się znając wysokość wzniesienia (hw), na długości 100 metrów. Siła oporów drogi jest zależna od ciężaru pojazdu i współczynnika oporu drogi. Należy wiedzieć, iż na drogach, w zależności od ich rodzaju, określa się dopuszczalne maksymalne stopnie nachylenia. Na drogach lokalnych możliwe jest występowanie największych wzniesień, o hw = 10%. Z kolei na drogach szybkiego ruchu dopuszczalne hw może wynosić już tylko 5%, zaś na autostradach 4%. Wyjątek stanowią wysokie wzniesienia na lokalnych drogach górskich, gdzie wysokość wzniesienia hw może osiągać wartość kilkunastu procent.

Z wiatrem w oczy

Siła wywołana w tym śródtytule, to nic innego jak opór aerodynamiczny, który przeciwstawia się poruszającemu pojazdowi. Współczynnik oporu aerodynamicznego (określany jako Cx), zależy od rozmiarów i kształtu przemieszczającej się bryły, a także prędkości z którą się porusza. Należy przy tym wiedzieć, iż opór aerodynamiczny rośnie z kwadratem prędkości. W praktyce zatem, dwukrotny wzrost prędkości, przekłada się na czterokrotne zwiększenie oporu aerodynamicznego. Na wartość współczynnika oporu aerodynamicznego (Cx) decydujący wpływ ma profil pojazdu, gdyż może on stanowić do 60 proc. całkowitego oporu (wszelkie nierówności karoserii "dokładają" dodatkowe 12 proc. oporu). Na wartość Cx składają się również opory tarcia oraz opory wywoływane przez działanie układów chłodzenia i wentylacji (po około 10 proc). Najniższy udział w oporze aerodynamicznym – bo tylko około 8 proc., mają tzw. opory indukcyjne związane z kształtem powierzchni bocznej nadwozia pojazdu.