diplomsko delo - pefprints.pef.uni-lj.sipefprints.pef.uni-lj.si/4084/1/fizika,_ki_se_jo... · ii...

UNIVERZA V LJUBLJANI

PEDAGOŠKA FAKULTETA

FAKULTETA ZA MATEMATIKO IN

FIZIKO

DIPLOMSKO DELO

METKA KAMNIK KREK

UNIVERZA V LJUBLJANI

PEDAGOŠKA FAKULTETA

FAKULTETA ZA MATEMATIKO IN FIZIKO

Študijski program: Matematika in fizika

Fizika, ki se jo lahko naučimo iz delovanja

avtomobila

DIPLOMSKO DELO

Mentor: Kandidatka:

doc. dr. Tomaž Kranjc Metka Kamnik Krek

Ljubljana, september, 2016

ZAHVALA

Za uspešno končanje diplomskega dela se zahvaljujem mentorju doc. dr.

Tomažu Kranjcu za strokovno pomoč in ves trud, ki ga je vložil v nastanek tega

diplomskega dela.

Zahvaljujem se svoji družini in prijateljem, še posebej za vse moralne spodbude

in pomoč pri izvedbi poskusov.

Hvala Drašku Draškoviću za pripravo tehničnih pripomočkov in pomoč pri

postavitvi poskusov.

i

POVZETEK

Večina ljudi se vsakodnevno srečuje z avtomobili na več načinov – kot vozniki, potniki ali kot

drugi udeleženci v prometu. Najbolj osnovno spoznanje je, da avtomobil za dobro delovanje

potrebuje gorivo, ki ga moramo redno točiti in plačevati. Čeprav je delovanje čisto navadnega

avtomobila in njegovih sestavnih delov izredno komplicirano, pa lahko nekaj osnovnih

spoznanj povežemo z znanjem fizike in to znanje z opazovanjem delovanja avtomobila tudi

ilustriramo in dopolnimo.

Z diplomskim delom smo želeli pokazati, da se da nekatere vidike delovanja avtomobila

razložiti na preprost, tudi učencem razumljiv način. Posebej nas je zanimala energijska

bilanca (notranja energija goriva, avtomobilski motor kot toplotni stroj, spreminjanje

kinetične in potencialne energije avtomobila) in s tem povezana moč. Razložili smo sile, ki

delujejo na avtomobil v različnih fazah gibanja (začetek gibanja – pospešeno gibanje,

enakomerno gibanje, gibanje v ovinkih in na klancu) in to povezali z znanjem osnovnih

fizikalnih zakonov (Newtonovi zakoni, energijski zakon).

Ključne besede: sila, Newtonovi zakoni, enakomerno gibanje, pospešeno gibanje, gibanje v

ovinku, energija, energijski zakon, delo, moč, zračni upor, lepenje, trenje, izkoristek, poraba

goriva, toplotni stroj.

ii

ABSTRACT

Most people use cars on a daily basis, in one way or another, as drivers, passengers or in some

other way. As children are also familiar with cars, and often enthusiastic about them, it seems

reasonable to try to link some basic physics to the functioning of cars. Some of the basic

physics laws can be illustrated and further developed at the example of cars.

In the diploma thesis it is demonstrated how some basic features of functioning of a car can

be explained in a simple manner which can be understood even by primary students. In

particular, we were interested in energy balance (internal energy of fuel, car engine as a heat

engine, transformation in kinetic energy and potential energies of cars) and the power related

to various forces acting on the car. In important lesson about forces and the use of Newton’s

laws can be drawn from properly understanding the forces acting in and on the car. The forces

acting on a car and passengers during various types of car motion are explained (acceleration,

uniform rectilinear motion, curvilinear motion and motion on an incline) and used as an

illustration of the Newton’s laws of motion and of the Energy law.

Key words: force, Newton’s laws of motion, uniform motion, rectilinear and curvilinear

motion, energy, air resistance, engine efficiency, fuel consumption, heat engine.

iii

KAZALO

1 UVOD ..................................................................................................................................... 1

1.1 NAMEN DIPLOMSKEGA DELA .................................................................................. 1

1.2 CILJI DIPLOMSKEGA DELA........................................................................................ 1

1.3 METODE DELA .............................................................................................................. 2

2 ENAKOMERNO GIBANJE AVTOMOBILA ............................................................... 3

2.1 ENAKOMERNO GIBANJE PO RAVNI PODLAGI ...................................................... 3

3 ENAKOMERNO GIBANJE VOZIČKA PO KLANCU NAVZGOR .............................. 9

3.1 KATERE SILE DELUJEJO NA MIRUJOČ VOZIČEK NA KLANCU? ....................... 9

3.2 POSKUS 2: VLEČENJE VOZIČKA PO KLANCU NAVZGOR ................................. 10

3.3 POSKUS 3: DVIGANJE UTEŽI NAVPIČNO NAVZGOR S KONSTANTNO

HITROSTJO ......................................................................................................................... 18

4 ZAVIRANJE AVTOMOBILA NA RAVNI PODLAGI .................................................. 23

5 MIŠJA PAST V PRIMERJAVI Z AVTOMOBILOM .................................................... 26

6 SILE PRI VOŽNJI PO OVINKU ...................................................................................... 27

7 TOPLOTNI STROJ ............................................................................................................ 29

7.1 IZKORISTEK TOPLOTNEGA STROJA...................................................................... 29

8 PORABA GORIVA ............................................................................................................. 30

8.1 POSKUS 4: ENAKOMERNA VOŽNJA PO RAVNINI IN PO KLANCU V

POVEZAVI S PORABO GORIVA ..................................................................................... 30

8.2 IZRAČUN MOČI IN DELA NA POTI ......................................................................... 31

8.3 RAZPOREDITEV Z GORIVOM DOVEDENE TOPLOTE ......................................... 32

8.4 OD ČESA JE ODVISNA PORABA GORIVA IN KAKO JO LAHKO ZMANJŠAMO

.............................................................................................................................................. 32

8.5 KAKŠNA JE FIZIKALNA OSNOVA NAVODIL ZA VARČNO VOŽNJO V

NAVODILIH ZA UPORABO AVTOMOBILA? ................................................................ 34

9 ZAKLJUČEK ...................................................................................................................... 35

10 VIRI IN LITERATURA ................................................................................................... 36

iv

KAZALO SLIK

Slika 1: Avtomobil miruje na ravni podlagi ............................................................................... 3

Slika 2: Sile, ki delujejo na avtomobil, ki se enakomerno giblje po ravni podlagi (Zaradi

preglednosti nismo upoštevali dejanskih prijemališč, ampak smo nakazali le velikost sil, ki

delujejo na avtomobil) ................................................................................................................ 4

Slika 3: Potiskanje osebnega vozila po ravni asfaltni podlagi ................................................... 4

Slika 4: Potiskanje kombiniranega vozila po ravni asfaltni podlagi .......................................... 5

Slika 5: Premikanje zraka ob različnih objektih ......................................................................... 7

Slika 6: Klada miruje na klancu ................................................................................................. 9

Slika 7: Enakomerno vlečenje vozička po klancu navzgor (v = konst.) .................................. 10

Slika 8: Merjenje sile z vzmetno tehtnico ................................................................................ 11

Slika 9: Elektromotor s konstantno hitrostjo vleče voziček ..................................................... 12

Slika 10: Dviganje bremena navpično navzgor s konstantno hitrostjo .................................... 18

Slika 11: Past za miši ............................................................................................................... 26

Slika 12: Avtomobilovinku z naklonom .................................................................................. 27

Slika 13: Izkoristek toplotnega stroja ....................................................................................... 29

Slika 14: Razporeditev z gorivom dovedene toplote ............................................................... 32

Slika 15: Vpliv strešnega kovčka na porabo goriva ................................................................. 33

KAZALO TABEL

Tabela 1: Koeficient lepenja in trenja za gumijasto kolo na različnih stičnih površinah ........... 6

Tabela 2: Rezultati meritev pri dvigovanju uteži ..................................................................... 12

Tabela 3: Rezultati meritev pri naklonskem kotu α1 = 5,2º in v1 = konst. ............................... 13

Tabela 4: Rezultati meritev pri naklonskem kotu α1 = 7º in v2 = konst. ................................... 14


Tabela 6: Rezultati meritev pri naklonskem kotu α1 = 5,2º in v4 = konst. ................................ 16

Tabela 7: Rezultati meritev pri naklonskem kotu α2 = 7º in hitrosti v5. ................................... 16


Tabela 9: Rezultati meritev pri dvigovanju uteži 1a. ............................................................... 19

Tabela 10: Rezultati meritev pri dvigovanju uteži 1b .............................................................. 19

Tabela 11: Rezultati meritev pri dvigovanju uteži 1c .............................................................. 20

Tabela 12: Rezultati meritev pri dvigovanju uteži 2a .............................................................. 20

Tabela 13: Rezultati meritev pri dvigovanju uteži 2b .............................................................. 21

Tabela 14: Rezultati meritev pri dvigovanju uteži 2c .............................................................. 21

Tabela 15: Zavorna pot z in brez ABS ..................................................................................... 24

Tabela 16: Poraba goriva (vožnja po ravnini) .......................................................................... 30

Tabela 17: Poraba goriva (vožnja po klancu navzgor) ............................................................. 30

../../../Downloads/Diploma%20KONČNA%2005.09.2016%20s%20pripisi.doc#_Toc460852255

v

KAZALO GRAFOV

Graf 1: Graf naraščanja sile zračnega upora Fu z naraščanjem hitrosti v za osebna vozila ........ 8

Graf 2: Zavorna pot v odvisnosti od hitrosti (brez in z ABS) .................................................. 25

Graf 3: Poraba goriva v odvisnosti od temperature okolice ..................................................... 34

1

1 UVOD

1.1 NAMEN DIPLOMSKEGA DELA

Namen diplomskega dela je, da na primeru avtomobila, s katerim imajo izkušnje že tudi

majhni otroci, pregledamo in ilustriramo nekatere fizikalne pojme, zakone in znanja.

Eno od zanimivih področij, kjer nam lahko pomaga opazovanje avtomobila, so sile.

Po eni strani opazujemo avtomobil in potnike v njem kot zunanji opazovalec (v

nepospešenem, t. i. inercialnem opazovalnem) in ugotavljamo zunanje sile, ki delujejo na

avtomobil. V inercialnih opazovalnih sistemih ima 2. Newtonov zakon obliko ma = F (m je

masa opazovanega telesa, a je pospešek, s katerim se giblje telo, F je rezultanta

vse zunanjih sil). Zunanje sile v 2. Newtonovem zakonu so prave sile, tj. take, ki izvirajo od

drugih teles (in niso posledica pospešenega gibanja opazovalnega sistema). V diplomskem

delu so nas posebej zanimale sile pri enakomernem pospeševanju, pri enakomernem zaviranju

ter pri gibanju avtomobila v ovinku (pri krožnem gibanju). Za otroke je pogosto konceptualno

zahtevno izluščiti prave zunanje sile in njihov izvor. Občutki in napačno razumljene izkušnje

otrokom pogosto otežujejo pravilno razumevanje in uporabo Newtonovih zakonov. Posebej

težavno je razumeti, da je sila trenja tista, ki omogoča avtomobilu gibanje naprej, ter sile pri

krožnem gibanju.

Pomemben vpogled dobijo otroci, ko se postavijo v opazovalni sistem, ki je zvezan z

avtomobilom (kot potniki v avtomobilu). V pospešenih opazovalnih sistemih se lahko telesa

gibljejo, ne da bi nanje delovale kake prave sile. To je posledica vztrajnosti teles. Ob primeru

potnika v avtu in njegovih občutkov sil je lahko razlaga zahtevnih pojmov centripetalnih in

centrifugalnih sil tudi otrokom lažje razumljiva.

Drugo področje, ki ga lahko primer avtomobila dobro ilustrira, je pretvorba energij ter

delovanje toplotnih strojev in njihov izkoristek. Pri avtomobilu se notranja energija,

nakopičena v gorivu, v procesih, ki so v podrobnostih zelo komplicirani, pretvori v kinetično

energijo vozila in potnikov. Koliko notranje energije lahko dobimo kot kinetično energijo? V

diplomskem delu smo poskusili na preprost način predstaviti nekatere pojme v povezavi s

toplotnimi stroji in nekaj fizikalnih zakonitosti njihovega delovanja.

Kot diplomsko delo smo pripravili in izvedli nekaj preprostih poskusov, ki zadevajo sile in

pretvarjanje energije med različnimi oblikami.

1.2 CILJI DIPLOMSKEGA DELA

Poskušala sem odgovoriti na naslednja vprašanja:

- Kolikšna sila je potrebna, da se vozilo, ki ga vlečemo po ravni podlagi, giblje

enakomerno? Katere sile nastopajo pri tem?

- Koliko moči porabi voziček/avtomobil, če se giblje s konstantno hitrostjo po klancu

navzgor?

- Kako je s silami pri vožnji po ovinku in kaj občutijo potniki?

- Kako je poraba goriva odvisna od hitrosti vozila? Kakšna je fizikalna osnova navodil

za varčno vožnjo v navodilih za uporabo avtomobila?

- Kakšen izkoristek imajo avtomobilski motorji?

2

1.3 METODE DELA

Napravila sem naslednje poskuse:

- vlečenje avtomobila po ravni podlagi;

- vlečenje vozička s konstantno hitrostjo po klancu navzgor;

- dvigovanje uteži s konstantno hitrostjo navpično navzgor;

- vožnjo avtomobila po ravnem in po klancu ter spremljanje porabe goriva pri različnih

hitrostih.

3

2 ENAKOMERNO GIBANJE AVTOMOBILA

2.1 ENAKOMERNO GIBANJE PO RAVNI PODLAGI

Poglejmo, katere sile delujejo na avtomobil, ko miruje na ravni podlagi. Takrat na avtomobil

delujeta le dve sili, in sicer sila teže Fg, za katero vemo, da deluje navpično navzdol, in sila

podlage Fn, ki deluje v nasprotni smeri sile teže. Po velikosti sta sili enaki, torej je njuna vsota

nič (slika 1).

Slika 1: Avtomobil miruje na ravni podlagi

Fg + Fn = 0

Ker avtomobile uporabljamo za vožnjo, nas bo najprej zanimalo, katere sile delujejo nanj, ko

se giblje s stalno hitrostjo v.

POSKUS 1:

Avtomobil z maso 1000 kg (slika 3) in kombinirano vozilo z maso 2000 kg (slika 4) želimo s

potiskanjem po ravnem asfaltnem in ravnem makadamskem parkirišču premakniti in spraviti

v enakomerno premo gibanje s hitrostjo v = 10 km/h.

Na vozili v navpični smeri delujeta sila teže Fg in normalna (pravokotna) komponenta sile

podlage Fn. V vodoravni smeri deluje potisna sila F, ki deluje v smeri gibanja vozila; sili, ki

zavirajo gibanje, torej delujejo v nasprotni smeri gibanja vozila, sta sila zračnega upora Fu in

sila kotalnega trenja Fkt (slika 2).

4

Slika 2: Sile, ki delujejo na avtomobil, ki se enakomerno giblje po ravni podlagi (Zaradi

preglednosti nismo upoštevali dejanskih prijemališč, ampak smo nakazali le velikost sil, ki

delujejo na avtomobil)

Slika 3: Potiskanje osebnega vozila po ravni asfaltni podlagi

5

Slika 4: Potiskanje kombiniranega vozila po ravni asfaltni podlagi

V nadaljevanju so zavirajoče sile opisane malo bolj natančno.

Sila lepenja in sila trenja

Pri pouku v razredu lahko za uvod v razumevanje sil pri vozičku/avtomobilu namesto vozička

najprej pokažemo, kako se premika klada, ki jo vlečemo po ravni podlagi.

Klado skušamo z majhno silo potisniti (povleči), vendar se ne premakne takoj. To je zaradi

sile lepenja Fl med klado in podlago. Lepenje nasprotuje naši majhni sili in je enako veliko ter

nasproti usmerjeno kot vlečna sila, torej je vsota sil, ki delujejo na klado, nič, in klada miruje.

Nato povečujemo vlečno silo. V skladu s tretjim Newtonovim zakonom se povečuje tudi sila

lepenja. V določenem trenutku se klada premakne in se začne gibati. Tik pred premikom je

sila lepenja, ki jo premagujemo, največja. To pomeni, da ima sila lepenja neko maksimalno

vrednost.

S poskusom ugotovimo [7], da je sila lepenja odvisna od hrapavosti stične površine in od

mase vozila, saj je za premaknitev na makadamu potrebna večja sila, kakor za premaknitev na

asfaltni podlagi. Prav tako je težje premakniti kombinirano kakor osebno vozilo.

Sila lepenja je torej sorazmerna sili podlage, koeficient je odvisen od vrste podlage, pravimo

mu koeficient lepenja kl.

Fl = kl Fn

Fl = klmg

Ko premagamo silo lepenja, se vozilo začne gibati. Na vozilo poleg vlečne sile deluje sedaj

sila trenja Ftr, ki zavira gibanje. Radi bi, da se vozilo giba premo enakomerno, za kar je

potrebna manjša sila kot na začetku, dokler nismo premagali sile lepenja. Iz tega sklepamo, da

je sila trenja nekoliko manjša kot sila lepenja [7].

6

primeri podlage koeficient lepenja koeficient trenja

suh asfalt 0,8 0,6

moker asfalt 0,6 0,3

Makadam 1,5 1.2

Tabela 1: Koeficient lepenja in trenja za gumijasto kolo na različnih stičnih površinah [14]

Pri drsenju po ravni podlagi moramo premagovati silo trenja in velja:

Ftr = ktr Fn

Ftr = ktr mg

Trenje pri kotaljenju

Trenje pri kotaljenju je drugačno kakor pri drsenju. V osnovni šoli ni del učnega načrta, zato

učence le opozorimo, da ima lahko kotalno trenje sicer enako vlogo kakor trenje pri drsenju

(tj. ustavlja gibanje klade/vozička/avtomobila), vendar ga ne moremo izračunati na tak način.

Zračni upor

Pri običajnih avtomobilskih hitrostih za silo zračnega upora Fu velja kvadratni zakon upora, to

je:

= cu pSv2

Tako velja:

Fu s = ϱ cu S s v2, od koder sledi Fu = ϱ cu S v2

ϱ = gostota zraka = 1,2 kg/m3

cu = koeficient upora (za avtomobil ima vrednost med 0,4 in 0,6)

S = čelni presek avtomobila

Odrinjen zrak v resnici nima ves enako visoke hitrosti. V povprečju je njegova hitrost

(odvisno od oblike avtomobila) lahko manjša ali večja od hitrosti vozila (slika 5).

ZRAČNI UPOR, KO PIHA VETER:

- veter čelno v avto, v nasprotni smeri vožnje:

Fu = ϱ cu S (va + vv)2

7

- veter v zadnji del avtomobila, v smeri vožnje:

Fu = ϱ cu S (va - vv)2

va je hitrost avtomobila

vv je hitrost vetra

Zdaj, ko smo spoznali zaviralne sile, se vrnimo k potiskanju avtomobila in kombiniranega

vozila. Na podlagi navedenega o zaviralnih silah, ki delujejo na enakomerno gibajoče se

vozilo, ugotovimo, da glavni zavirajoči sili predstavljata sila zračnega upora Fu in sila trenja

Ftr. Glede na to, da je hitrost majhna, lahko silo zračnega upora Fu zanemarimo (saj je

sorazmerna z v2).

Zanima nas, kolikšna potisna sila je potrebna, da se bo vozilo, ki ga potiskamo po ravni

podlagi, gibalo enakomerno, in sicer s hitrostjo v = 10 km/h?

a) avtomobil

m = 1000 kg

v = 10 km/h = 2,78 m/s

S = 2,2 m2

cu = 0,4

ϱzraka = 1,2 kg/m3

ktr = 0,01

F = Ftr

F = ktrmg

F = 100 N

Izmerjena sila je 120 N.

objekt cu

polkrogla vbočena 1,4

polkrogla izbočena 0,35

krogla 0,45

krožna plošča 1,1

valj 0,8

aerodinamično telo 0,05

Slika 5: Premikanje zraka ob različnih objektih [2]

8

b) kombinirano vozilo

m = 2000 kg

v = 10 km/h = 2,78 m/s

S = 3,1 m2

cu = 0,5

ϱzraka = 1,2 kg/m3

kktr= 0,01

F = Ftr

F = ktrmg

F = 200 N

Izmerjena sila je 210 N.

Ugotovili smo, da za enakomerno gibanje osebnega vozila pri hitrosti v = 10 km/h zadostuje

sila F = 100 N.

Ker se sila upora povečuje s kvadratom hitrosti, je pri višjih hitrostih zgodba povsem

drugačna (graf 1).

Graf 1: Graf naraščanja sile zračnega upora Fu z naraščanjem hitrosti v za osebna vozila

9

3 ENAKOMERNO GIBANJE VOZIČKA PO KLANCU NAVZGOR

3.1 KATERE SILE DELUJEJO NA MIRUJOČ VOZIČEK NA KLANCU?

Voziček miruje na klancu. Nanj delujejo sila teže, sila podlage (normalna komponenta in sila

lepenja/trenja) ter sila vrvice, ki je z enim koncem pritrjena na voziček, drugi konec pa je

pritrjen na os elektromotorja. Če elektromotor vključimo, vrvica vleče voziček po klancu

navzgor (slika 7).

Velja: Fd = Fg sin α

Sila podlage ima pravokotno komponento Fn = mgcos α (m je masa vozička, g je težni

pospešek, α je naklonski kot klanca) ter komponento vzdolž klanca (silo trenja) Ftr, ki je ne

poznamo.

Slika 6: Klada miruje na klancu

Po Pitagorovem izreku velja: Fg2 = Fd

2 + Fs2

10

3.2 POSKUS 2: VLEČENJE VOZIČKA PO KLANCU NAVZGOR

Slika 7: Enakomerno vlečenje vozička po klancu navzgor (v = konst.)

Voziček z maso 3,1 kg s pomočjo elektromotorja vlečemo po klancu navzgor s konstantno

hitrostjo. Klanec je dolg 156 cm, vendar meritve izvajamo na srednjem delu klanca, na

razdalji 0,75 m, kjer se voziček giblje najbolj enakomerno.

Poskuse naredimo za različne hitrosti vozička (ki jih reguliramo z nastavitvijo napetosti na

elektromotorju) in za različne naklonske kote klanca.

Sile, ki delujejo na voziček v nasprotni smeri gibanja, so sila zračnega upora Fu, sila trenja Ftr

ter dinamična komponenta sile teže Fd.

Med voziček in vrv vstavimo še vzmetno tehtnico, s pomočjo katere izmerimo vlečno silo

(slika 8), uporabili jo bomo za primerjavo vrednosti, dobljene z izračunom.

Merimo čas, ki ga voziček porabi za opravljeno pot, napetost in tok.

11

Slika 8: Merjenje sile z vzmetno tehtnico

V nadaljevanju je predstavljeno, s kolikšno močjo elektromotor vleče voziček po klancu

navzgor. Ko se giblje voziček enakomerno, so sile v ravnovesju (rezultanta je enaka nič):

F = Fu + Fd

F je sila vrvice.

Električna moč, ki se troši na elektromotorju, je Pel = UI, U je napetost na elektromotorju, I je

tok skozi elektromotor vir napetosti (glej sliko 9).

12

Slika 9: Elektromotor s konstantno hitrostjo vleče voziček

Mehanska moč (P), ki se troši za vleko vozička, je manjša od električne moči, P = ηPel, η je

izkoristek elektromotorja.

Izkoristka elektromotorja ne poznamo in ga moramo posebej določiti. To storimo tako, da

neko utež obesimo na vrvico, ki jo (v navpični smeri) vleče elektromotor. Tedaj poznamo

mehansko moč, P = m'gv (m' je masa uteži, v hitrost dviganja uteži). Električna moč, ki jo

troši elektromotor, je še vedno Pel = UI. Ker v tem primeru poznamo mehansko moč P, lahko

določimo izkoristek:

η = P/Pel = m'gv/UI.

Lahko izmerimo hitrost v, s katero elektromotor dviga utež z dano maso m', napetost in tok ter

iz teh meritev določimo izkoristek. Privzeli bomo, da je izkoristek enak tudi pri drugačnih

obremenitvah.

Meritve so zapisane v spodnjih tabelah.

čas t (s) napetost U (V) tok I (mA)

4,1 4,8 500

4,2 4,8 500

4,2 4,8 500

4,1 4,8 500

Tabela 2: Rezultati meritev pri dvigovanju uteži

13

Elektromotor dviguje utež z maso m = 0,5 kg, sprememba višine je 0,69 m. Iz rezultatov v

tabeli izračunamo, da je mehanska moč P = 0,83W

Pel = UI = 2,4W

Torej lahko določimo izkoristek η = P/Pel = 34 %.

Vrnimo se zdaj na klanec.

a) Prva meritev:

Masa vozička: mv = 3,1 kg

Pot, ki jo opravi voziček, ko se giblje enakomerno: s = 0,75 m

Dolžina klanca l = 156 cm, višina klanca h = 14 cm.

Za kontrolno meritev smo silo vrvice posebej merili z dinamometrom. Dobili smo vrednost Fv

(izmerjena) = 3,4 N.

Naklonski kot α1: sin α1 = h /l, α1 = 5,2º.

v1 = konst.


4,3 2,7 500

4,4 2,8 500

4,2 2,8 500

4,3 2,8 500

Tabela 3: Rezultati meritev pri naklonskem kotu α1 = 5,2º in v1 = konst.

Iz meritev razberemo, da je bila hitrost, s katero je elektromotor vlekel voziček, enaka

v1 = (1/4)(0,75/4,3 + 0,75/4,4 + 0,75/4,2 + 0,75/4,3) m/s = 0,17 m/s.

Mehanska moč, ki jo v tem primeru opravlja vrvica, ko vleče voziček, je

P1 = Fv1v1 = (Fu + mg sin α1)v1 = ηPel1 = ηU1I1

in

Fu = (ηU1I1/v1) – mg sin α1.

Če poznamo izkoristek, lahko določimo »silo upora« Fu. V našem primeru dobimo:

Fu = (0,4 · 2,8 V · 0,5 A/0,17 ms–1) – 3,1 kg · 9,8 ms–2 · sin 5,2º = 0,54 N.

b) Druga meritev:

Dolžina klanca l = 156 cm, višina klanca h2 = 19 cm.



14

Naklonski kot α1: sin α2 = h2/l, α2 = 7,0º.

v2 = konst.


1,9 5,0 500

1,8 5,0 500

1,8 5,0 500

1,9 5,0 500

Tabela 4: Rezultati meritev pri naklonskem kotu α1 = 7º in v2 = konst.

Iz meritev razberemo, da je bila hitrost, s katero je elektromotor vlekel voziček, enaka:

v2 = (1/2)(0,75/1,9 + 0,75/1,8) m/s = 0,41 m/s.



in


Če poznamo izkoristek (v tem primeru ga ocenimo na 0,7), lahko spet določimo »silo upora«

Fu. V našem primeru dobimo:


c) Tretja meritev:





v3 = konst.


1,6 5,5 580

1,8 5,5 580

1,6 5,5 580

1,7 5,5 580


15


v3 = (1/4)(0,75/1,6 + 0,75/1,8 + 0,75/1,6 + 0,75/1,7) m/s = 0,45 m/s.



in



Fu. V našem primeru dobimo


Pel = U I = 1,4 W

P = ƞ Pel, torej lahko ocenimo izkoristek ƞ, ki je 36 %.

Preverimo, ali so naši izračuni primerljivi z izmerjenimi vrednostmi (upoštevamo velikost sile

F, ki je potrebna, da se voziček enakomerno giblje po klancu navzgor).

Vozičku se pri gibanju po klancu navzgor povečuje potencialna energija Wp, katero imajo vsa

telesa, ki so dvignjena.

hv = s sin 1 = 0,07 m … do te višine se dvigne voziček, do koder merimo čas.

A = ΔWp = mghv = 2,13 J

P = A/t = 0,49 W

Rezultat nam pokaže, da so naše meritve skladne s prejšnjimi izračuni.

Po istem postopku naredimo še izračune za ostale hitrosti in ostale naklonske kote klanca.

č) Četrta meritev:






Naklonski kot α1: sin α1 = h /l, α1 = 5,2º.

v4 = konst.

16


4,0 2,8 500

3,9 2,8 500

4,0 2,8 500

4,1 2,8 500

Tabela 6: Rezultati meritev pri naklonskem kotu α1 = 5,2º in v4 = konst.


v4 = (1/4)(0,75/4,0 + 0,75/3,9 + 0,75/4,0 + 0,75/4,1) m/s = 0,19 m/s.



in


Če poznamo izkoristek, lahko določimo »silo upora« Fu. V našem primeru dobimo


d) Peta meritev:




Naklonski kot α2: sin α2 = h /l, α2 = 7º.

v5 = konst.


1,9 5,0 500

1,9 5,0 500

2,1 5,0 500

2,0 5,0 500

Tabela 7: Rezultati meritev pri naklonskem kotu α2 = 7º in hitrosti v5.


v5 = (1/4)(0,75/1,9 + 0,75/1,9 + 0,75/2,1 + 0,75/2,0) m/s = 0,38 m/s.

17



in


Če poznamo izkoristek, lahko določimo »silo upora« Fu. V našem primeru dobimo

Fu = (0,65 · 5,0 V · 0,5 A/0,38 ms–1) – 3,1 kg · 9,8 ms–2 · sin 7º = 0,58 N.

e) Šesta meritev:



v6 = konst.


3,1 3,2 500

3,1 3,2 500

3,0 3,2 500

3,1 3,2 500



v6 = (1/4)(0,75/3,1 + 0,75/3,1 + 0,75/3,0 + 0,75/3,1) m/s = 0,24 m/s.



in



Fu. V našem primeru dobimo


Ugotovitve:

- Izkoristek elektromotorja, ki s konstantno hitrostjo vleče voziček po klancu navzgor,

je med 30 % in 40 %.

- Sila vlečenja je za enake v enaka, ne glede na različen naklonski kot .

Naredimo z istim elektromotorjem še en poskus vlečenja ali bolje rečeno dviganja.

18

3.3 POSKUS 3: DVIGANJE UTEŽI NAVPIČNO NAVZGOR S KONSTANTNO

HITROSTJO

Z enakim elektromotorjem, kot smo vlekli voziček po klancu, dvigamo dve različni uteži (mu1

= 0,5 kg in mu2 = 2 kg) navpično navzgor. Spreminjamo le hitrosti dviganja. Na razdalji h =

0,8 m merimo čas dviganja, napetost in tok (slika 10).

Slika 10: Dviganje bremena navpično navzgor s konstantno hitrostjo

Na utež navpično navzdol deluje sila teže, nasproti nje pa navpično navzgor sila vrvice.

Velja Fg = Fv, saj se utež giblje enakomerno.

Fv = mu g

mu = masa uteži

Višina dviganja: h = 0,8 m.

Hitrost dviganja v je konstantna.

1. mu1 = 0,5 kg, od tod sledi Fv = 4,9 N

a) v1 = konst.

19

čas t (s) napetost U (V) tok I (A)

1,72 4,5 1,2

1,68 4,5 1,2

1,65 4,5 1,2

1,70 4,5 1,2

Tabela 9: Rezultati meritev pri dvigovanju uteži 1a.

Uteži se poveča potencialna energija, motor opravi delo, za kar potrebuje določeno moč:

A = ΔWp = m g h = 0,5 kg 9,81 m/s2 0,8 m = 3,92 J ali A = Fv s

P = A/t = 3,92 J/1,7 s = 2,3 W

Pel = U I = 5,4 W

Izkoristek ƞ je 42 %.

b) v2 = konst.


2,84 3,0 1,2

2,94 3,0 1,2

2,97 3,0 1,2

2,91 3,0 1,2

Tabela 10: Rezultati meritev pri dvigovanju uteži 1b

A = ΔWp = m g h = 3,92 J

P = A/t = 1,35 W

Pel = U I = 3,6 W


20

c) v3 = konst.


4,60 2,2 1,2

4,42 2,2 1,2

4,68 2,2 1,2

4,40 2,2 1,2

Tabela 11: Rezultati meritev pri dvigovanju uteži 1c

A = ΔWp = m g h = 3,92 J

P = A/t = 0,87 W

Pel = U I = 2,6 W


2. mu2 = 2,0 kg, od tod sledi Fv = 19,6 N

a) v1 = konst.


3,03 4,5 3,5

3,13 4,5 3,5

2,97 4,5 3,5

3,08 4,5 3,5

Tabela 12: Rezultati meritev pri dvigovanju uteži 2a

A = ΔWp = m g h = 15,7 J

P = A/t = 5,6 W

Pel = U I = 15,7 W


21

b) v2 = konst.


1,13 7,0 4,0

1,25 7,0 4,0

1,28 7,0 4,0

1,18 7,0 4,0

Tabela 13: Rezultati meritev pri dvigovanju uteži 2b

A = ΔWp = m g h = 15,7 J

P = A/t = 13,1 W

Pel = U I = 28,0 W


c) v3 = konst.


3,65 4,0 3,4

3,62 4,0 3,4

3,70 4,0 3,4

3,58 4,0 3,4

Tabela 14: Rezultati meritev pri dvigovanju uteži 2c

A = ΔWp = m g h = 15,7 J

P = A/t = 4,36 W

Pel = U I = 13,6 W


Ugotovitve:

- Elektromotor opravlja, ko dviguje utež z enako maso, ves čas enako delo, ne glede na

hitrost, ki je različna. Razlog: potencialna energija WP ni odvisna od hitrosti v.

- Za dviganje 4x težje uteži opravi 4x več dela.

- Izkoristki elektromotorja se ujemajo z izkoristki iz poskusa vlečenja vozička po

klancu navzgor, kar je logično, saj gre za isti elektromotor.

22

- Izkoristek elektromotorja, ki smo ga uporabili pri obeh poskusih je ocenjen na 30–40

%.

23

4 ZAVIRANJE AVTOMOBILA NA RAVNI PODLAGI

Do sedaj smo spoznali enakomerno gibanje po ravnini in klancu. V nadaljevanju bo

predstavljeno, kaj se dogaja, ko avtomobil zavira na ravni podlagi.

Sedaj nam sile, ki zavirajo gibanje, pomagajo. Katere sile so to? Zavirajoče sile so sila

zračnega upora, ki je v tem primeru zanemarljiva v primerjavi s silo trenja med kolesi in

podlago. Poleg tega nastopata še sila lepenja Fl in sila trenja Ftr, odvisno od tega ali zaviramo

z ABS sistemom ali ne.

Poglejmo si, v čem je razlika med navedenim zaviranjem (kjer kolesa zablokirajo in drsijo po

podlagi) in zaviranjem s sistemom ABS:

a) Pri zaviranju z ABS v najboljšem primeru voznik zavira tako, da velja: Fl = Fl

max = kl Fn , pri čemer vzamemo kl = 0,8.

Torej ma = - kl mg

a = 7,8 ms-2

Izračunajmo zavorno pot s, če avtomobil začne zavirati pri hitrosti vz = 50 km/h.

vk2

- vz2

= 2as,

Upoštevamo, da je vk = 0 m/s.

Zavorna pot s = 12,4 m.

b) Pri »navadnem zaviranju« kolesa zablokirajo, posledično avtomobil drsi.

Ftr = ktr Fn

ktr = 0,6

Izračunamo pojemek a = - ktr g = 5,9 ms-2.

Zavorna pot s = 16,3 m.

Ugotovitev: pri zaviranju s sistemom ABS je zavorna pot za okoli 25 % krajša, kajti

avtomobil ne drsi, ker kolesa niso blokirana. Kako se to odraža pri višjih hitrostih?

24

Izračunajmo zavorno pot z in brez ABS za nekaj hitrosti:

hitrost (km/h) zavorna pot brez ABS (m) zavorna pot z ABS (m)

0 0 0

10 1 1

20 3 2

30 6 4

40 10 8

50 16 12

60 24 18

70 31 24

80 42 32

90 53 40

100 65 49

110 79 60

120 94 71

130 110 83

140 128 97

150 147 111

Tabela 15: Zavorna pot z in brez ABS

25

Graf 2: Zavorna pot v odvisnosti od hitrosti (brez in z ABS)

26

5 MIŠJA PAST V PRIMERJAVI Z AVTOMOBILOM

S pastjo za miši lahko pokažemo, da se lahko prožnostna energija pasti spremeni v kinetično

energijo pasti. Pri avtomobilu (s kompliciranimi procesi, ki tečejo v motorju in vsem

mehanizmom avtomobila, dobimo iz notranje energije goriva kinetično energijo avtomobila).

Gorivo v avtomobilu predstavlja zalogo energije, ki je potrebna za delovanje avtomobila. To

je notranja energija, ki se pretvori v kinetično energijo (gibanje) in potencialno energijo

(vožnja po klancih), nekaj pa tudi v drugo notranjo energijo (segrevanje posameznih delov

vozila).

Zakon o ohranitvi energije pravi, da se skupna količina energije v izoliranem sistemu ne

spreminja. Lahko rečemo, da se skupna energija ohranja. Za izolirani sistem ta zakon pomeni,

da lahko v sistemu le prenaša iz ene oblike v drugo.

Slika 11: Past za miši

Vsi poznamo mišjo past (slika 11). Sestavni del pasti je napeta vzmet, kjer je skladiščena

energija. Gre za zalogo energije, v tem primeru prožnostne. Vzmet pred sprožitvijo zadržuje

kaveljček.

Kaj se zgodi, ko premaknemo kaveljček? Prožnostna energija vzmeti se pretvori v kinetično

energijo, saj gre za gibanje, in ko premaknemo kaveljček nazaj, se kinetična energija zopet

pretvori nazaj v prožnostno. Nič se ne porablja in nič ne nastane.

https://sl.wikipedia.org/wiki/Energija

27

6 SILE PRI VOŽNJI PO OVINKU

Razložili smo že sile pri vožnji po ravnini in pri enakomerni vožnji po klancu. Poglejmo si

zdaj sile, ki delujejo na vozilo pri vožnji po ovinku.

Avtomobil vozi po ovinku (slika 12) z radijem R. Cestišče je nagnjeno za kot glede na

vodoravnico. Kolikšna je največja in kolikšna najmanjša hitrost avtomobila, da avtomobil ne

zdrsne navznoter ali pa navzven?

Slika 12: Avtomobil vozi po ovinku z naklonom [15]

Avtomobil obravnavamo kot točkasto telo, ki kroži po krožnici. Sile, ki delujejo nanj v

ovinku, so naslednje:

- sila teže Fg deluje navpično navzdol,

- sila podlage deluje pravokotno na cestišče,

- sila lepenja, ki je usmerjena proti središču »krožnice«, vzporedna je s cestiščem in

usmerjena proti središču krožnice (ovinka).

Včasih je učencem težko določiti, katere sile delujejo na opazovano telo, kje točno delujejo in

kakšna je njihova smer. Zelo pomembno je namreč, kje se opazovalec nahaja. Za inercialni

opazovalni sistem velja Newtonov zakon:

m a = ∑ F,

pri čemer je ∑ F vsota vseh zunanjih sil. To so prave sile.

Kaj učence največkrat zmede?

Poglejmo na primeru:

28

Z avtomobilom se vozimo po ovinku (krožimo). Za zunanjega opazovalca nanj deluje sila, ki

deluje proti središču ovinka, to je centripetalna sila, Fc = m a.

Potniki v avtomobilu imajo drugačen občutek. Vleče jih navzven, torej v ravno nasprotno

smer. To je posledica sistemskih sil.

Vrnimo se nazaj.

Vse sile razstavimo na vodoravne in navpične komponente (pozitivna smer naj bo navzgor in

vodoravno proti središču krožnice).

Z upoštevanjem 2. Newtonovega zakona velja:

Fn cos - Fl sin - mg = 0

Fn sin - Fl cos = mv2/R

Sila lepenja ima Fl največjo vrednost (Fl max = ktrFn) ravno pri tisti največji hitrosti vmax, pri

kateri avtomobil še ne zdrsne iz ovinka navzven. Fl vstavimo v zgornjo enačbo in izrazimo

Fn:

Fn = mg/(cos - ktrsin)

Vstavimo Fn v drugo enačbo in izračunajmo vmax.

Da avtomobil ne zdrsne s cestišča v smeri notranjosti ovinka, morata biti izpolnjena dva

pogoja, in sicer naklonski kot mora biti večji od koeficienta lepenja kl in voziti mora z neko

najmanjšo hitrostjo vmin, katero določimo podobno kot vmax, obrnemo smer sile lepenja, v

enačbi pa namesto kl pišemo -kl.

Zdaj razmislimo in povejmo, kaj nam ti dve enačbi povesta. Predpostavimo, da je kl med 0 in

1. vmax gre proti neskončnosti, ko se naklonski kot bliža vrednosti, kjer je tan = 1/kl.

Kadar je naklon cestišča večji, ni omejitev za vmax, saj gre takrat sila podlage proti

neskončnosti, ko gre tan proti 1/ kl.

vmin = 0, pri naklonu cestišča pod kotom , za katerega velja, da je tan = kl. Omejitve za

minimalno hitrost ni za manjše naklonske kote.

Če je = 0, torej za vodoravno cestišče, je vmax = .

In ko je = π/2, je vmin = . Če je cestišče idealno gladko, torej je kl = 0, sta obe hitrosti

enaki. Velja vmax = vmin = [3].

29

7 TOPLOTNI STROJ

Po prvem zakonu termodinamike je sprememba notranje energije (ΔWn) enaka vsoti

opravljenega dela (ΔA) in spremembi toplote (ΔQ):

Toplotni stroj je naprava, ki ponavlja krožno spremembo, pri kateri prejema toploto in

opravlja delo.

7.1 IZKORISTEK TOPLOTNEGA STROJA

Toplotnemu stroju dovedemo toploto, stroj pa odda delo in nekaj toplote (slika 13). Izkoristek

toplotnega stroja je definiran kot kvocient opravljenega dela in prejete toplote pri eni krožni

spremembi:

η = Wkr/Qdo.

Slika 13: Izkoristek toplotnega stroja [5]

Toplotni stroj, ki ponavlja t. i. Carnotovo krožno spremembo, se imenuje Carnotov toplotni

stroj ali tudi idealni toplotni stroj. Idealni se imenuje zato, ker je pri dani najvišji in dani

najnižji temperaturi pri krožni spremembi, ki jo ponavlja, njegov izkoristek večji (ali

kvečjemu enak) kakor pri kateremkoli drugem toplotnem stroju, ki delujeta pri istih skrajnih

temperaturah. Izkoristek Carnotovega (idealnega) toplotnega stroja se da izračunati in je enak:

ηC = 1 – T1/T2,

T1 je najnižja temperatura in T2 najvišja temperatura pri krožni spremembi.

30

8 PORABA GORIVA

8.1 POSKUS 4: ENAKOMERNA VOŽNJA PO RAVNINI IN PO KLANCU V POVEZAVI

S PORABO GORIVA

Z avtomobilom se s konstantno hitrostjo vozimo po a) ravni asfaltni cesti in b) po asfaltnem

klancu navzgor.

Dobljene rezultate zapišemo v tabelah.

a) Vožnja po ravnini:

hitrost v km/h trenutna poraba

goriva

število

vrtljajev/minuto

50 5,2 1450

60 5,4 1800

70 6,0 2000

80 6,2 2200

90 6,2 2500

100 6,3 2800

Tabela 16: Poraba goriva (vožnja po ravnini)

b) Vožnja po klancu navzgor:

hitrost v km/h trenutna poraba

goriva

število

vrtljajev/minuto

30 8,9 2100

50 10,1 2600

70 14,2 3500

Tabela 17: Poraba goriva (vožnja po klancu navzgor)

Če analiziramo dobljene rezultate, so po pričakovanjih. Višja je hitrost vožnje, večja je poraba

goriva. Najbolj izrazito se to pokaže pri vožnji v klanec.

Zanimivo je, da je pri vožnji po ravnini pri hitrostih od 70 km/h do 100 km/h poraba skoraj

enaka, včasih celo malo manjša. To je zaradi različnih navorov.

31

8.2 IZRAČUN MOČI IN DELA NA POTI

Recimo, da vozimo po asfaltni cesti brez klancev. Pot s je dolga 100 km. Vozimo s hitrostjo

100 km/h.

Potrebujemo še naslednje podatke:

S = 2,6 m2

cu = 0,5

kkt = 0,01

ϱzraka = 1,2 kg/m3

s = 100 km = 105 m

v = 100 km/h = 28 m/s

610 N

Fkt = cktmg = 150 N

Izračunamo potrebno moč na kolesih motorja in delo na poti 100 km:

P = Ftr v + Fuv = 21200 W

Pt = Ftrs + Fus = 21 kWh

Kakšen pa je izkoristek?

Izkoristek ƞ motorjev z notranjim izgorevanjem je že teoretično omejen. Elektromotorji imajo

bistveno boljši izkoristek.

ƞ = Pk /Pm

ƞ = 0,25

Pk je moč na kolesih vozila.

Pm je moč goriva na vhodu motorja.

32

8.3 RAZPOREDITEV Z GORIVOM DOVEDENE TOPLOTE

Slika 14: Razporeditev z gorivom dovedene toplote [16]

Kaj bi odgovorili, če bi vas nekdo vprašal, koliko toplote, ki jo dovedemo avtomobilu z

gorivom, se dejansko porabi za mehansko delo?

Diagram nam pove, da se za mehansko delo dejansko porabi približno 25–30 % energije (graf

3).

Ostalo se porabi za hlajenje (25 %), toploto izpušnih plinov (25 %), trenje v mehanizmu

motorja in prenosu moči (10 %), za delovanje pomožnih naprav, kemične izgube ter sevanje

[1].

8.4 OD ČESA JE ODVISNA PORABA GORIVA IN KAKO JO LAHKO ZMANJŠAMO

V Sloveniji povprečen voznik prevozi 12.000 km letno (podatek Statističnega urada

Slovenije). Poglejmo, kaj to pomeni za naš žep oziroma koliko denarja porabimo za

porabljeno gorivo?

Seveda je treba upoštevati, da ima vsak avtomobil drugačno porabo, vendar brez večje škode

vzamemo srednjo porabo, ki je okrog 8 za bencinske motorje in 6,5 za dizelske.

Cene litra goriva so trenutno (v septembru 2016) za bencin 1,2 € in za dizel 1,1 €. Od tod

sledi, da povprečen voznik bencinskega vozila porabi 960 l goriva letno, dizelskega pa 780 l.

Torej letno porabimo za bencin 1152 €, za dizelsko gorivo pa 858 € [8].

Če danes porabimo manj goriva, bomo imeli jutri več v denarnici in pripomogli bomo k

varovanju okolja. Obstajajo različni načini, kako preprosto zmanjšamo porabo.

33

Poglejmo, kaj vse vpliva na večanje porabe:

a) Zmanjšajmo zračni upor.

Kot smo že ugotovili, je sila zračnega upora tista, ki pri višjih hitrostih močno zavira

gibanje, saj narašča s kvadratom hitrosti (to pomeni, če se peljemo 2-krat hitreje, se

zračni upor 4-krat poveča). Največji povečevalec sile zračnega upora so strešni nosilci

za kolesa in smuči ter strešni kovčki. Odstranimo jih, kadar jih ne potrebujemo.

Poraba z njimi je lahko do 30 % večja (slika 14).

Slika 15: Vpliv strešnega kovčka na porabo goriva [17]

b) Umirjena vožnja.

Preveč pritiskanje na plin in nenehno zaviranje ter vnovično pospeševanje, torej

agresivna vožnja, poveča porabo goriva za 10 %. Čisto drugače je s tekočo, preudarno

vožnjo, pri kateri se prepuščamo toku prometa.

c) Prestavimo pravi čas.

Večino časa vozimo pri obratih med 2000 in 2500 . To nam prihrani dodatnih

10 %.

d) Do nižje hitrosti brez pritiskanja na zavoro.

Preudarni vozniki vedo, kdaj umakniti nogo s pedala za plin. Takrat se namreč prekine

dovod goriva do motorja.

e) Dodatna oprema naredi vožnjo udobnejšo, a velikokrat tudi dražjo.

Največji porabnik je klimatska naprava, ki porabo poveča za do 2 .

f) Primeren tlak v pnevmatikah s kar se da majhnim kotalnim uporom.

Večkrat je treba preveriti tlak v pnevmatikah in ko kupujemo nove, raje kupimo

kakovostne pnevmatike z majhnim kotalnim uporom, saj prihranijo okrog 3 % goriva.

g) Izogibanje kratkim vožnjam.

34

Motor porabi največ goriva, kadar je hladen.

h) Uporaba lahkotekočih motornih olj.

Prej ko bo motor dobro podmazan, prej bo porabil manj goriva (do 5 % manj). To je

še posebej pomembno pri kratkih vožnjah.

i) Ne prevažajmo nepotrebne prtljage.

Vsakih 100 kg dodatne teže v avtomobilu poveča porabo goriva za 0,3 [9].

8.5 KAKŠNA JE FIZIKALNA OSNOVA NAVODIL ZA VARČNO VOŽNJO V

NAVODILIH ZA UPORABO AVTOMOBILA?

Po pregledu nekaterih navodil za uporabo avtomobila (VW Golf in Renault Megane) smo

ugotovili, da je v poglavjih »Nasveti varčne in okolju prijazne vožnje« in »Nasveti za

gospodarno in okolju prijazno vožnjo« bore malo fizikalnih osnov. Navedeno je, da je poraba

vozila v največji meri odvisna od osebnega načina vožnje, da se je treba izogibati velikemu

številu kratkih razdalj, da je treba vozilo redno servisirati, saj le pravilno vzdrževano

zagotavlja manjšo porabo. Prav tako se svetuje, da strešni prtljažnik odstranimo, kadar ga ne

potrebujemo in da za prevoz večjih tovorov uporabimo raje tovorno prikolico. Če želimo

privarčevati pri porabi goriva, ne odpiramo oken in izključimo klimatsko napravo, če je ne

potrebujemo. Omenjena je odvisnost porabe goriva pri dveh različnih temperaturah okolice

(graf 4). Poraba goriva je večja pozimi, kar je tudi fizikalno logično [10, 11].

Graf 3: Poraba goriva v odvisnosti od temperature okolice [10, 11]

V navodilih je bore malo napisanega o porabi goriva in pnevmatikah. Opozorijo le na

prenizek zračni tlak v pnevmatikah, ki povečuje porabo goriva, ne svetujejo pa, na kaj vse naj

bomo pozorni pri nakupu pnevmatik, navedene so le primerne dimenzije.

Iz navedenega povzamemo, da so nasveti za uporabo avtomobila napisani na osnovi fizikalnih

osnov, vendar (v naših primerih) pomanjkljivo.

35

9 ZAKLJUČEK

V diplomskem delu smo poskusili prikazati nekaj fizikalnih vsebin na drugačen in zanimiv

način, ki bi morda lahko učencem v osnovni šoli pomagali k boljšemu razumevanju nekaterih

fizikalnih vsebin, na primer Newtonovih zakonov.

Z raznolikimi, zanimivimi in včasih na prvi pogled smešnimi poskusi, učence spodbudimo k

razmišljanju o na videz težkih, a vsakdanjih situacijah. Več fizike kot se naučimo, lažje si

razlagamo »svet okoli nas«.

36

10 VIRI IN LITERATURA

[1] Roura, P. in Oliv, D. How energy efficient is your car?, Phys, A. J., 80, 588, 2012

[2] Schreiner, J. Physik, 2. Teil, Neubearbeitung, 1990

[3] Peternelj, J. Kranjc, T. Osnove fizike, FGG Univerze v Ljubljani, Ljubljana, 2014

[4] http://www.en.wikipedia.org/wb/wiki/Rolling_resistance (17. 6. 2016)

[5] http://www.si.wikipedia.org/wiki/Toplotni_stroj (1. 7. 2016)

[6] http://www.stat.si/StatWeb (5. 8. 2016)

[7] http://eucbeniki.sio.si/fizika8/156/index1.html (1. 6. 2016)

[8] http://www.petrol.si/ponudba-na-servisih/za-vozilo/goriva-q-max/poraba (5. 8. 2016)

[9] http://thinkblue.volkswagen.com (9. 8. 2016)

[10] VW, Golf, Nasveti in pomoč, 2010

[11] http://www.e-guide.renault.com (11. 8. 2016)

[12] Jumper, D. Modeling the Mousetrap Car, Phys, Teach, 50, 137, 2012

[13] http://www.popularmechanics.com/cars/hybrid-electric/a6083/the-physics-of-fuel-

economy (18. 8. 2016)

[14] Koškin, N. I. in Širkevič, G. Priročnik elementarne fizike, Tehniška založba Slovenije,

1990

[15] webassign.net/9/7-figure-14.gif (3. 7. 2016)

[16] http://www.avofil.si/motorji-z-notranjim-zgorevanjem-izkoristek (2. 6. 2016)

[17] http://www.volkswagen.si (5. 8. 2016)

http://www.en.wikipedia.org/wb/wiki/Rolling_resistance

http://www.stat.si/StatWeb

http://www.petrol.si/ponudba-na-servisih/za-vozilo

http://thinkblue.volkswagen.com/

http://www.e-guide.renault.com/

http://www.popularmechanics.com/cars/hybrid-electric/a6083/the-physics-of-fuel-economy

http://www.popularmechanics.com/cars/hybrid-electric/a6083/the-physics-of-fuel-economy

http://www.avofil.si/motorji-z-notranjim-zgorevanjem-izkoristek

http://www.volkswagen.si/

diplomsko delo - pefprints.pef.uni-lj.sipefprints.pef.uni-lj.si/4084/1/fizika,_ki_se_jo... · ii...

Documents