Snaga dolazi iz brzine, obrtni moment bez brzine je ništa

Kod onih običnih poklonika benzina, kao i kod onih koji više cene dizel, uvek postoji rasprava, šta bitnije, šta je bolje, više obrtnog momenta ili više snage. Prisutne su stalne rasprave i ubeđivanja, a pri tome svi misle da su u pravu. „Dizelaši“ se hvale sa Nm a „benzinci“ sa ks.

Američki tjuner i trkač Caroll Shelby je jednom prilikom rekao: „Konjske snage prodaju vozilo, obrtni moment pobeđuje u trkama“.
Opet, veliki tjuner i inženjer Mauro Forđijeri, koji radni vek proveo stvarajući trkačka vozila za timove kao Ferrari ili Lamborghini, je dao poznatu (kod nas naslovnu) krilaticu: „Power comes from speed, torque without speed is nothing„, ili u prevodu: „Snaga dolazi iz brzine, obrtni moment bez brzine je ništa“.

A šta je prava istina? Ja bih se naravno složio sa Maurom Forđijerijem. Jednostavno, obrtni moment i snaga su uzročno-posledične pojave. Ako već pominjemo obrtni moment, potpuno ravnopravno moramo uzeti u obzir i brzinu, jer te dve vrednosti sublimiraju u jedno i čine snagu.

Prvo, da definišemo šta je to uopšte obrtni moment. Kako da jezikom običnog čoveka objasnimo pojavu „obrtni moment“? Svaki moment (moment sile) možemo prikazati kao proizvod sile i kraka, na koji ona deluje. Ako komponentu sile koja je upravna na njen krak r obeležimo Fn, dobijemo proizvod momenta M.

M=Fn x r

Vektorski gledano, moment ima pravac koji je upravan na ravan u kojoj dejstvuje sila na tačku, koja je ustvari centar kruga poluprečnika r.

Još je Arhimed rekao: „Dajte mi oslonac i dovoljno dugačku polugu i pomeriću svet“. To znači da preko vrednosti momenta možemo da proizvoljno biramo krak i silu, a da se proizvod ne promeni. Znači, recimo, na klackalici možemo da uravnotežimo kugle od 100 kg i od 5 kg. Da bi uravnotežili ovaj sistem, krak do kugle od 5 kg, mora biti tačno 20 puta duži od suprotnog.

Kao što vidimo, i moment je fiktivna vrednost za običnog čoveka. A ono što je lako razumljivo svakome, to je sila F. Sila je pokretač svega, pa i automobila. Nazivamo je pogonskom silom i ona deluje na vozilo, na kontaktu pogonskih pneumatika sa podlogom. Znači, treba da prevedemo „obrtni moment“ na pogonsku silu na kontaktu pogonskih pneumatika sa podlogom. Ako zamislimo sam pogonski točak, i poluosovinu, koja u njega dovodi obrtni moment (prva slika), shvatamo da je poluprečnik r u stvari poluprečnik točka. Odatle sledi, da što je točak veći, pogonska sila biće manja i obrnuto.

Međutim, ako gledamo silu koja deluje na objekat koji se ne kreće, jasno je da ona ne ostvaruje bilo kakav rad, to jest da nema bilo kakvu snagu, to jeste ima samo statičke uticaje na okolinu. Recimo veliki stambeni objekti deluju i velikim silama i momentima na podlogu, ali ne vrše bilo kakav rad. Da bi obrtni moment, to jeste pogonska sila izvršile neki rad A na vozilu, potrebno je da izvrše pomeranje vozila na putu dužine S.

A=F x S

Navedeni rad sile na pomeranju vozila na putu dužine S, može da se izvrši za neki vremenski period t, a može i za vremenski period koji je značajno duži, recimo 10 t, a da pri tome, izvršeni rad ostaje potpuno isti. Očigledno je da neki zadati rad može izvršiti na više načina. Recimo kamion cigle na peti sprat zgrade može izneti i baba i sportista, samo je pitanje vremena. Ili recimo na Kopaonik može izaći i Jugo 45 i Jugo 65. Oba će izvršiti isti rad, samo što će ovaj „jači“ to uraditi za kraće vreme. Zato brzinu vršenja rada nazivamo snagom P.

P=A/t.

Ako u ovom izrazu zamenimo A=F x S, dobijemo: P=F x S/t = F x v
Na taj način i definišemo staru jedinicu za snagu ks. Konjska snaga je sposobnost da se za 1 sekundu podigne masa od 75 kg na visinu od jednog metra. KW je ista sposobnost samo što teret iznosi 98,1 kg.

Ako hoćemo da opišemo snagu P preko obrtnog momenta M, i preko ugaone brzine elementa w (zamajac ili kardan ili poluosovina ili točak), dobijemo izraz:

P=M x w

I tu dolazimo do činjenice da je sila, to jeste obrtni moment koja deluje na vozilo, bez brzine neupotrebljiva. Znači, da bi mogli da opišemo dinamiku kretanja vozila, uvek pored pogonske sile moramo uzeti u račun i brzinu kretanja u tom momentu. Ako posmatramo obrtni moment, uvek u račun moramo uzimati i ugaonu brzinu obrtanja elemenata koje posmatramo.

Pogonski obrtni moment se „rađa“ u motoru, i do pogonskih točkova prolazi kroz sklopove transmisije. Obrtni moment na izlasku iz motora dobijamo pri određenoj ugaonoj brzini elementa koji ga predaje (recimo u ovom slučaju zamajca motora, koji je ulazni deo kvačila). To jeste obrtni moment je vrednost u Nm pri određenim o/min (rpm) i samo razmatranje ove dve veličine istovremeno ima logike. Recimo ako posmatramo dva motora gde oba daju maksimalnih 200 Nm, pri različitim obrtajima motora, šta je bolje? Recimo tih 200 Nm na 1500 o/min, ili na 3000 o/min? Pa naravno, bolje je 200 Nm na 3000 o/min, jer takav motor ima mogućnost da vremenski izvrši dvostruko pre zadati rad, nego onaj prethodni. Teoretski, ako zanemarimo neke promenljive otpore, imaće dvostruko veću vrednost ubrzanja.

Transmisija služi da prilagodi obrtni moment i ugaone brzine elemenata koje ga prenose, to jeste da ih dovede na nivo upotrebljivosti u određenom trenutku eksploatacije vozila. Cela transmisija, kvačilo, menjač, glavni prenosnik u diferencijalu, reduktori i planetarni sklopovi u točkovima, služe da upristoje vrednosti obrtnog momenta prema trenutnim brzinama kretanja. Tim postupcima redukcije ili multiplikacije broja obrtaja elemenata transmisije, obrtni moment koji kao „sirov“ izlazi iz motora se prilagođava na željen način. Tako praktično biramo koliku silu želimo da angažujemo na pogonskim točkovima, a samim tim biramo ubrzanje ili usporenje vozila, što proizilazi iz Drugog Njutnovog zakona, koji glasi:

F=a x m

Sila je jednaka proizvodu mase i ubrzanja. To jeste ubrzanje potpuno linearno zavisi od pogonske sile.

Međutim, ako smo redukcijom povećali pogonsku silu, šta smo izgubili? Pa gubimo brzinu! Nikad ne zaboravite da gledate proizvod ove dve fizičke veličine, koji čine snagu. Zato se slažem sa genijalnom izjavom Maura Forđijerija, koji je rekao: „Power comes from speed, torque without speed is nothing“.

Autor: Mad Max (Mange) 

(25141)