Física: ¿Cuál es la cantidad total de energía conservable que puede producir un vehículo de 2200 kg que desacelera de 28 m / sa 0 m / s en un terreno nivelado?

Answer 1

Creo que debería ser simplemente la diferencia en las energías cinéticas. Todo esto podría almacenarse como energía potencial gravitatoria al sujetar una cuerda que pasa por encima de una polea sin masa y sin fricción y levantar una masa, siendo esta la causa de la “desaceleración” de la masa en movimiento a medida que disminuye la velocidad en una superficie sin fricción.

Conoces la masa y las velocidades inicial y final, por lo que puedes calcular la diferencia en la energía cinética.

(1/2) (masa) (v_final) ^ 2 – (1/2) (masa) (v_inicial) ^ 2

= (1/2) (masa) (v_final – v_initial) ^ 2

= (1/2) (2200 kg) (28 m / s – 0 m / s) ^ 2

= 30800 kg * m ^ 2 / s ^ 2 = 30800 Newton * m = 30800 julios

Espero que esto sea correcto y sea útil …

(Vaya … simplemente lea el comentario … si fue publicado por la misma persona que formuló la pregunta)

Si está considerando fuerzas no conservativas, como el arrastre y la fricción, necesita cuantificarlas / estimarlas … entonces la cantidad de energía que podría convertirse en alguna forma de energía potencial es el resultado cuando solo actúan las fuerzas conservadoras (hechas arriba): El trabajo realizado por las fuerzas no conservativas, que incluirán la fricción, el arrastre y el calor producido por las corrientes eléctricas en un sistema de frenado regenerativo. Experimentalmente, puede cuantificarlos realizando el experimento y encontrando la diferencia entre la energía ideal que podría almacenarse (arriba) y la energía real almacenada al tener la energía almacenada agotada al realizar una cantidad medible de trabajo, corrigiendo nuevamente por el trabajo no conservativo en Esta medida en la medida de lo posible. Si pudiera aislar térmicamente todo el sistema, podría hacer calorimetría para averiguar cuánto trabajo no conservativo se realizó y se convirtió en calor. Cualquier cosa que no sea energía cinética o alguna forma de energía potencial se contabiliza finalmente como calor. Es posible que se pierda una pequeña cantidad de radiación electromagnética que sería difícil de capturar como calor (debido a pequeños cambios en la corriente de su sistema eléctrico) e incluso una cantidad mucho menor de radiación gravitacional debido a las aceleraciones de las masas. pero es probable que estos sean mucho (y mucho, mucho, respectivamente) más pequeños que los errores en sus estimaciones para el trabajo realizado por fuerzas no conservativas o la incertidumbre en las mediciones correspondientes.

El trabajo realizado por las fuerzas de fricción se puede estimar considerando los materiales en contacto, el coeficiente de fricción cinética para ese emparejamiento (incluida la fricción de rodadura, en la medida en que haya deslizamiento), las fuerzas normales entre los materiales y la cantidad de desplazamiento. De los materiales en contacto. Para la resistencia del aire, los cálculos dependen de la velocidad del objeto (que está disminuyendo, la integración de la señalización con respecto al tiempo), las propiedades del aire circundante (densidad y viscosidad) y el número de Reynold. Para la disipación de calor eléctrico, es I ^ 2 * R para la disipación de energía, luego se multiplica (se integra porque la corriente está cambiando a medida que el objeto disminuye) por el tiempo durante el cual la corriente fluyó.

Puedes hacer más investigación sobre cada uno de estos, ya que han sido ampliamente estudiados. Los textos de ingeniería probablemente tienen muchas expresiones empíricas / reglas de oro para casos comunes.

Fricción

Arrastrar (física)

Calefacción joule

Answer 2

o.

utiliza (lo que supongo es) el motor del vehículo para acelerarlo de 0 a [su_eleccionado_de_elegido].

ver cuánta energía tomó [ accWh ].

Calcule la energía cinética real que tiene el vehículo [ Ec ].

Vea cuál es la diferencia [ accWh – Ec = pierde ]

Tenga en cuenta que si desea desacelerar el vehículo, tendrá las mismas pérdidas.

Energía total que puede extraer => regenEc = Ec – pierde .

* tenga en cuenta que esto solo se aplica a un tiempo y fuerza de desaceleración igual al tiempo y la fuerza de aceleración.

Los componentes de arrastre (aire, neumáticos, rodamientos de bolas) cambian con las velocidades y las fuerzas de aceleración / deceleración.

También a cualquier RPM dado, la eficiencia del motor varía según la carga, etc.

Entonces, todo esto no es super trivial, pero podría escribir algunas ecuaciones diferenciales para las pérdidas en los neumáticos con varias fuerzas, la eficiencia del motor en varias cargas, la resistencia del aire según la velocidad, los cojinetes de bolas, etc.

Luego, coloca todo eso en un modelo matemático (similar a WaterCAD, por ejemplo) y ejecuta una serie de simulaciones, hasta obtener la curva de desaceleración exacta que le permite extraer TODA la energía posible ejecutando todos los sistemas a su máxima eficiencia combinada en cada paso del tiempo Esto puede tener que considerar el costo de Wh al ejecutar el sistema de administración (esto en sí mismo es una pérdida en el sistema). El diablo está en los detalles, como dicen.

Realmente no vale la pena aunque, a menos que trabaje en una granja, los ingenieros están muy contentos con los resultados “lo suficientemente cercanos”. Conseguir un aumento del 0,02% en los costes de eficiencia, es MUCHO demasiado y puede que no sea prácticamente alcanzable de todos modos (digamos que el agarre en la carretera y el coeficiente de resistencia cambian ligeramente, lo que tendría un impacto en los puntos de eficiencia de su neumático). O el viento sopla y cambia uno de los parámetros de su modelo.

Asi que. En un mundo ideal donde controlas todas las variables, puedes obtener una respuesta numérica precisa a tu pregunta.

En un mundo real, cuando a veces sopla el viento, si puedo ser tan audaz para predecir que no podrá obtener una respuesta absolutamente perfecta. Sólo uno “suficientemente bueno” uno. Lo cual es bastante bueno.

Answer 3

de lo que estás hablando se llama frenado regenerativo, en las carreras de Fórmula 1 se llama sistema de recuperación de energía cinética.

La cantidad de energía recuperada depende de dos factores,

1) Fricción y otras pérdidas en la transmisión, y sistema eléctrico.

2) Pérdidas de energía que harían que el vehículo se decelere independientemente del KERS. La resistencia del aire es la más significativa a altas velocidades y cuanto más lenta es la deceleración, mayor es el tiempo para que estas pérdidas reduzcan la energía recuperada por el KERS.

Para obtener información realista, sugiero referirse a la información técnica sobre automóviles eléctricos.