転がり抵抗計算機

転がり抵抗は、車輪やタイヤなどの丸い物体が表面を転がるときに運動を妨げる力です。空気抵抗とは異なり、非常に低い速度でも存在します。タイヤと路面の繰り返し変形、ゴム内部のヒステリシス、軸受損失、接地面の微小な変化などから生じます。通常 Crr と表す無次元の転がり抵抗係数は、特定のタイヤ、路面、空気圧、荷重、運転条件におけるこれらの影響をまとめたものです。 計算機は、力が Crr と垂直抗力の積に等しいという標準的な工学近似を使います。水平な地面では垂直抗力は質量と重力加速度の積なので、転がり抵抗力は Crr × 質量 × 重力加速度となり、ニュートンで表示されます。動力は一定速度でその力に逆らって仕事をする割合で、ニュートン単位の力にメートル毎秒の速度を掛けて求めます。一ワットは一ニュートンメートル毎秒なので、結果はワットになります。 代表的な係数には大きな幅があります。十分に空気を入れた自転車タイヤが平滑な舗装を走る場合は 0.003 ～ 0.006 程度です。乗用車タイヤのアスファルト上での値は通常 0.008 ～ 0.015 程度ですが、軟らかい地面、砂利、空気圧不足、変形しやすいタイヤでは大きく増えることがあります。公表値は予備解析に使えますが、効率、レース性能、バッテリー航続距離、駆動系の容量設計が結果に左右される場合は、実測のコーストダウンデータが適しています。 このモデルは水平走行、一定の係数、定速を仮定します。空気抵抗、勾配抵抗、加速、別途モデル化した車輪軸受の摩擦、伝達損失、補機負荷は含みません。高速道路の速度域では、空気抵抗力が概ね速度の二乗に比例するため、空力動力が転がり動力を上回る場合があります。車両全体の要求動力を求めるには、空気抵抗と勾配抵抗を加えて総牽引力に速度を掛け、その後に駆動系効率を考慮します。 車両単体の質量だけでなく、乗員と荷物を含む移動総質量を使ってください。入力は表示された SI 単位で統一し、実際の空気圧と路面を反映する係数を選びます。重力加速度の初期値は地球の毎秒毎秒 9.81 メートルですが、教育用や地球外での計算のため変更できます。力の結果はタイヤや路面の比較に役立ち、動力の結果からは選んだ速度でのエネルギー消費が直感的にわかります。