En förbrÀnningsmotor blandar brÀnsle (bensin eller diesel) med luft och tÀnder det med en gnista. Explosionen trycker ner en kolv som snurrar vevaxeln. De flesta bilar har fyrcylindriga motorer med fyra sÄdana kolvar som arbetar i sekvens.
En elmotor omvandlar elektrisk energi till rörelse med hjĂ€lp av magneter. Elektricitet skapar ett magnetfĂ€lt som fĂ„r en axel att snurra. Elmotorer har nĂ€stan 95% verkningsgrad â jĂ€mfört med bara 30â40% hos förbrĂ€nningsmotorer!
En förbrĂ€nningsmotor jobbar i fyra steg: 1) Insug â brĂ€nsle och luft dras in. 2) Kompression â blandningen pressas ihop. 3) AntĂ€ndning â gnistan tĂ€nder och kolven pressas ner. 4) Avgaser â avgaserna puffas ut. Sedan börjar det om!
Hybridbilar har BĂ DE en förbrĂ€nningsmotor och en elmotor. Vid lĂ„g fart kör elmotorn (tyst och effektivt), och vid hög fart hjĂ€lper bensinmotorn till. Vid inbromsning laddas batteriet â det kallas regenerativ bromsning.
En turbo anvÀnder avgaserna för att pressa in mer luft i motorn, vilket ger mer kraft. En kompressor gör samma sak men drivs av motorn direkt. Med turbo kan en liten motor prestera som en mycket större!
HĂ€stkrafter mĂ€ter hur snabbt en motor kan jobba â det pĂ„verkar toppfarten. Vridmoment (Nm) mĂ€ter hur kraftigt motorn kan vrida â det pĂ„verkar accelerationen. En lastbil har högt vridmoment, en sportbil har höga hĂ€stkrafter!
Friktion Àr den kraft som bromsar rörelse mellan tvÄ ytor som gnids mot varandra. Utan friktion skulle bilens dÀck bara snurra pÄ stÀllet! Friktion skapas av ojÀmnheter i ytorna, Àven om de ser slÀta ut.
Torr asfalt ger bĂ€st grepp. VĂ„t vĂ€g minskar friktionen med upp till 30%. Is kan minska greppet med 80%! DĂ€rför Ă€r vinterdĂ€ck sĂ„ viktiga â de har speciella mönster och mjukare gummi som fungerar i kyla.
RĂ€fflorna i ett dĂ€ck kallas slitbana. De leder bort vatten, snö och smuts sĂ„ att gummit kan greppa vĂ€gen. Slicka dĂ€ck (utan mönster) anvĂ€nds i F1 pĂ„ torr bana â de ger maximal kontakt med asfalten!
Om det finns mycket vatten pĂ„ vĂ€gen och du kör för fort kan dĂ€cken inte leda bort allt vatten. DĂ„ glider bilen ovanpĂ„ vattnet â vattenplaning! DĂ€cken tappar kontakten med vĂ€gen och du kan inte styra.
DĂ€ck fungerar bĂ€st vid rĂ€tt temperatur. F1-dĂ€ck mĂ„ste vara 80â100°C för att ge grepp! VinterdĂ€ck Ă€r gjorda av mjukare gummi som inte blir hĂ„rt i kyla, medan sommardĂ€ck fungerar bĂ€st över 7°C.
Ett föremĂ„l som stĂ„r still vill stĂ„ still, och ett föremĂ„l i rörelse vill fortsĂ€tta röra sig. Det kallas tröghet. DĂ€rför kastas du framĂ„t i bilen vid en tvĂ€rnit â din kropp vill fortsĂ€tta framĂ„t Ă€ven om bilen stannar!
Kraft = massa à acceleration (F = m·a). Ju tyngre en bil Àr, desto mer kraft behövs för att accelerera den. En sportbil pÄ 1 500 kg behöver mindre kraft Àn en lastbil pÄ 40 ton för att nÄ samma fart!
Varje kraft har en lika stor motkraft. NĂ€r dĂ€cken trycker bakĂ„t mot marken, trycker marken framĂ„t pĂ„ bilen â det Ă€r dĂ€rför bilen rör sig! En raket fungerar likadant: avgaserna sprutar bakĂ„t, raketen flyger framĂ„t.
Tyngdkraften drar allt mot jorden med 9,82 m/sÂČ. En bil som vĂ€ger 1 500 kg trycks mot marken med nĂ€stan 15 000 Newton. Tyngdkraften ger bilens dĂ€ck grepp, men den gör det ocksĂ„ svĂ„rare att köra i uppförsbacke!
NĂ€r en bil svĂ€nger behövs en kraft som drar den mot kurvans mitt â centripetalkraft. Det Ă€r friktionen mellan dĂ€ck och vĂ€g som ger denna kraft. Kör du för fort rĂ€cker inte friktionen och bilen Ă„ker rakt ut!
Acceleration Ă€r hastighetsökning. En Tesla Model S kan accelerera 0â100 km/h pĂ„ 2,1 sekunder! Retardation Ă€r inbromsning. ABS-bromsar pulserar sĂ„ att hjulen inte lĂ„ser sig â du kan bĂ„de bromsa och styra samtidigt.
Elbilar anvĂ€nder lithium-jon-batterier â samma typ som i din mobil, fast mycket större! En Tesla har tusentals smĂ„ battericeller som tillsammans kan lagra 75â100 kWh energi. Det rĂ€cker för 400â600 km körning.
Volt (V) Ă€r den elektriska spĂ€nningen â som vattentrycket i en slang. Ampere (A) Ă€r strömstyrkan â hur mycket elektricitet som flödar. Watt (W) = Volt Ă Ampere â den totala effekten. En elbil kan ha 400 volt och 300+ hĂ€stkrafter!
Snabbladdare kan ge en elbil 80% batteri pĂ„ 20â30 minuter med upp till 250 kW effekt. Hemmaladdning med vanligt vĂ€gguttag tar 24+ timmar. En wallbox hemma ger 11 kW och laddar pĂ„ 6â8 timmar.
NÀr en elbil saktar ner kan elmotorn jobba baklÀnges och bli en generator. Rörelseenergin omvandlas tillbaka till elektricitet som lagras i batteriet. Du kan fÄ tillbaka upp till 30% av energin!
Inuti elmotorn finns magneter och koppartrĂ„d. Elektricitet genom trĂ„den skapar ett magnetfĂ€lt som stöter bort och drar till sig permanentmagneterna. Det fĂ„r axeln att snurra â jĂ€ttefort! Elmotorer ger fullt vridmoment direkt.
Elbilar slÀpper inte ut avgaser nÀr de kör. Men batterierna krÀver litium och kobolt att tillverka. I Sverige, dÀr elen mest kommer frÄn vatten- och kÀrnkraft, Àr en elbil mycket bÀttre för miljön Àn en bensinbil.
Aerodynamik handlar om hur luft rör sig runt föremĂ„l. En bil mĂ„ste trycka undan luften framför sig, och det skapar luftmotstĂ„nd. Ju snabbare du kör, desto mer energi gĂ„r Ă„t â luftmotstĂ„ndet fyrdubblas nĂ€r hastigheten fördubblas!
Cd-vÀrdet mÀter hur aerodynamisk en form Àr. En tegelsten har Cd ~1,0. En vanlig bil ~0,30. En Tesla Model S ~0,208! LÀgre Cd = mindre luftmotstÄnd = lÀngre rÀckvidd och lÀgre brÀnsleförbrukning.
F1-bilar har vingar som fungerar tvĂ€rtom mot flygplansvingar â de trycker bilen MOT marken! Vid 250 km/h genererar en F1-bil sĂ„ mycket marktryck att den teoretiskt kunde köra upp och ner i en tunnel.
Bakom en bil i hög fart skapas virvelströmmar â turbulens. Bilen bakom kan köra i slipströmmen och spara upp till 30% energi! Det kallas drafting och anvĂ€nds i NASCAR och F1 för att köra ikapp.
Lastbilar Ă€r inte sĂ€rskilt aerodynamiska med sina kantiga former. Moderna lastbilar har vindavvisare pĂ„ taket och rundade hörn. Platoons â lastbilar som kör tĂ€tt efter varandra â kan spara 10â15% brĂ€nsle genom slipström.
BromsstrÀckan Àr hur lÄngt bilen rullar frÄn att du trampar pÄ bromsen tills den stannar. Vid 50 km/h pÄ torr vÀg: cirka 12 meter. Vid 100 km/h: cirka 40 meter! Dubbla farten = fyra gÄnger lÀngre bromsstrÀcka.
Innan du ens trampar pĂ„ bromsen hinner bilen köra en bit â reaktionsstrĂ€ckan. Reaktionstiden Ă€r normalt 0,5â1,5 sekunder. Vid 100 km/h rör du dig 28 meter per sekund! Totala stoppstrĂ€ckan = reaktionsstrĂ€cka + bromsstrĂ€cka.
ABS (Anti-lock Braking System) hindrar hjulen frĂ„n att lĂ„sa sig. Systemet pulserar bromsarna upp till 15 gĂ„nger per sekund. Du kan bromsa maximalt OCH styra undan samtidigt â utan ABS hade hjulen lĂ„st sig och bilen bara glidit rakt fram.
PÄ vÄt vÀg kan bromsstrÀckan bli dubbelt sÄ lÄng. PÄ is kan den bli 10 gÄnger lÀngre! Vid 50 km/h pÄ is: bromsstrÀckan kan bli över 100 meter. DÀrför Àr det viktigt att hÄlla stort avstÄnd pÄ vintern.
Moderna bilar har skivbromsar. En bromskloss klÀms mot en roterande skiva och friktionen omvandlar rörelseenergi till vÀrme. Vid hÄrd bromsning kan bromsarna bli över 500°C! F1-bromsar av kolfiber klarar 1 000°C.
MĂ„nga moderna bilar har AEB â Automatic Emergency Braking. Kameror och radar upptĂ€cker hinder och bromsar automatiskt om föraren inte reagerar. Systemet kan minska hastigheten med 10â40 km/h och undvika eller mildra krockar.
Testa vad du kan om fysik och teknik! 10 frÄgor, 60 sekunder per frÄga.