tobixen
Jeg er spent på fortsettelsen :-)
10 hours ago, krevlorneswath said:110lbs (...) 65lbs (...) 130lbs
For noen år siden ønsket min eldste sønn å lage et dataspill som involverte båter - og han er litt perfeksjonist av seg, så han ønsket nøyaktige formler for aksellerasjon og toppfart for en båt. Jeg har studert noe fysikk, men kom allikevel til kort og fant ut at "dette kan jeg ingenting om". Men allikevel, her kommer dagens fysikkleksjon ... :-)
lbs er ikke en måleenhet vi bruker i Norge, så jeg googlet og fikk det til å bli hhv 50kg, 30kg og 60kg.
kg er en måleenhet vi i fysikken benytter om masse. Dersom måleenheten er korrekt anvendt betyr det at selve motoren veier hhv 50, 30 eller 60 kg.
I fysikken benyttes Newton for måling av kraft - og benytter man "korrekt terminologi" så er vekt gravitasjonskraften. Den skal således måles i Newton, og varierer (ganske insignifikant) avhengig av hvor på kloden man befinner seg eller (veldig signifikant) hvilken klode man befinner seg på. Vekta til et objekt er masse multiplisert med gravitasjonen, F=m*g. Det er nærliggende å anta at "30 kg" angir at propell og motor er i stand til å dytte båten fremover med en kraft ekvivalent med vekta av 30 kg.
Måleenheten til gravitasjon er meter delt på sekund delt på sekund. en aksellerasjon. Denne ligger omtrent på 9.8 m/s^2 - hvilket betyr at dersom man slipper et objekt så vil farta øke med 9.8 m/s for hvert sekund. Siden tallmaterialet i utgangspunktet ikke er nøyaktig tillater jeg meg å tinærme den til 10 m/s^2. Vi får da at vekta til omtrentlig 30 kg er omtrentlig lik 300 kg*m/s^2.
1 Newton er definert til å være 1 kg*m/s^2 - altså kraften som trengs for å aksellerere et objekt slik at farta øker med 1 m/s for hvert sekund. Så ca 30 kg utgjør da en vekt på ca 300 N.
For svært lave hastigheter er vannmotstanden tilnærmet null. Tilnærmer vi én knop til å være 0.5 m/s og antar insignifikant vannmotstand når farta er lavere enn én knop, så vil man på en vindstille dag være i stand til å aksellerere en seilbåt på tre tonn opp til én knop på ti sekunder gitt en konstant dytt på 300N. Dersom man ønsker å bruke en slik motor til finmanøvrering i et havnebasseng må man planlegge godt og ha liten vind.
Hva blir toppfarta? Ingen peiling, det avhenger av vannmotstanden, og vannmotstand er langt utenfor min kompetanse.
Hvor mye faktisk kraft motor og propell er i stand til å gi til båten avhenger ellers av båtfarta. Det er vel gjerne slik at dersom man skal ha stor fart trenger man en liten propell - eller var det motsatt? Siden farta er "lav" spiller jo ikke dette noen rolle.
Motorkraft angis normalt her i landet i hestekrefter, og hverken i Newton eller kg. Hestekrefter er en måleenhet som benyttes for effekt. I fysikken foretrekker vi måleenheten Watt (eller kW). Effekt er energi delt på tid, eller "hvor mye energi som brukes i øyeblikket". For elektrisk energi benyttes oftest måleenheten kWh (Her er det mange som surrer og forveksler effekt og energi - "dette apparatet bruker 500W" kan jeg si, så får jeg som motspørsmål "500 Watt på én time?". Dersom apparatet tar 500W konstant og står på i en time, så vil det ha brukt 0.5 kWh - det er elementært). (En annen måleenhet for energi, som benyttes oftere i fysikken, er Joule - eller kJ. Én Joule er definert til 1 Ws, så 1 kWh = 3600 kJ = 1 MJ).
En watt er definert til å være én Newton multiplisert med én meter. Altså, effekten avhenger ikke bare av kraften, men også over hvor langt man trekker noe med en kraft. Man kan kanskje forestille seg at man bruker mye energi på å holde en full ølkasse - og dersom det er kraftig motvind og man motarbeider vinden ved å skyve på med en propell så krever det selvfølgelig drivstoff eller batteristrøm - men ølkassen kan settes ned på dørken og motoren kan erstattes med et anker, man oppnår samme resultat uten å bruke noe energi.
Dersom seilbåten går med én knop fremover, skyves med en idéell motor (dvs, all energien man putter inn går med til faktisk fremdrift av båten) og kraften på båten er på 300N, så utgjør dette 150W. Det som er litt interessant her er at effekten faktisk avhenger av båtfarta. Man kan ikke samtidig ha konstant effekt og konstant kraft - og man kan heller ikke ha konstant effekt når farta er null. Jeg antar da at både angivelse av motorkraft i Newton (eller kg) og angivelse av motorkraft i hestekrefter (eller kW) er makstall som gjelder under idéelle forhold, og at det faktiske kan variere.
Så kompliseres/forenkles jo ting av at motorens effektbruk avhenger av propellfarten og ikke båtfarten. Akkurat som at jeg har svært lite kompetanse på vannmotstand, mangler jeg også kompetanse på propellere.
Allikevel, en viss andel av energien går med på å faktisk flytte båten forover, resten går med på å sette vann i bevegelse. Hvor store andeler det er snakk om aner jeg virkelig ikke - men la meg anta 30% effektivitet i propelldriften. Antar vi toppfart på 1 knop for en motor som dytter båten fremover med en kraft av 300N og at 70% av effekten som man tilfører propellen går med på å sette vann i bevegelse - så tilsvarer det en motoreffekt på 500W. Så går noe av energien med på varme i motoren, tipper det ligger på 5%. I såfall kreves i overkant av 40A på 12V og i overkant av 20A på 24V.
Hestekrefter er et konsept som ble tatt i bruk for å markedsføre dampmotorer, og det finne også flere ulike definisjoner av en hestekraft, men en "metrisk hestekraft" er definert til å være ca 735.5 W (eller nøyaktig 75N * g)
