04/17/2010
자동차는 어떻게해서 움직일까?
구동력과 타이어마찰
자동차가 어떻게해서 움직이는가를 설명할때 자동차는 엔진이 만들어 내는 힘으로 타이어를 회전시켜 자동차를 움직인다고 설명하는 사람이 있을 것이다. 이것을 구동력라 한다. 구동력의 원천인 엔진이고 엔진이 없다면 자동차는 움직이지 않는다.
그러나, 얼음 빙판 위에서는 어떻까? 자동차를 전진하려고 해도 타이어가 공회전 할뿐 앞으로 전진하지 못하는 경우가 있다. 즉, 타이어가 회전하는 것만으로 앞으로 전진 할 수 있다는 것이 아니다. 이 경우는 앞으로 전진하려고 해도 전진할 수 없는 것은 타이어와 노면(땅지면) 사이의 마찰이 아주 작아서이다. 이것은 타이어와 노면 사이 마찰이 있기 때문에 자동차는 움직이는것이다고 설명할 수 있다.
타이어가 회전하면 타이어와 노면 사이에는 타이어가 앞으로 움직이려하는 방향과 역뱡향에 마찰이 발생한다. 이것은 작용과반작용으로 힘(에너지)이 더해지면 반드시 반대방향으로 작용하는 힘(반력)이 발생한다. 자동차의 경우, 마찰력의 반력으로 앞으로 전진하려는 힘. 즉, 구동력이 발생한다.
그러나, 마찰이 발생하는 조건에서 힘(에너지)을 더해가면 어떤조건 힘 이상에서는 마찰력이 발생하지 않고 미끄러지고 만다. 미끄러지기 직전의 힘의 크기를 미찰력한계라고 한다. 이 마찰력한계는 서로 부디치는 물체의 종류에 따라 크기가 달라진다. 아무리 큰 힘으로 타이어를 회전시켜도 마찰력한계를 넘어서버리면 구동력이 발생하지 않는다. 이와 같이 타이어가 회전 할뿐 자동차가 전진하지 않는 상태를 힐 스핀(Wheel spin) 이라고 한다. 타이어와 노면접촉면적이 클수록 마찰력한계는 높아진다. 레이싱카는 타이어 폭이 넓은것을 사용하여 접촉면적을 늘이기, 마찰이 발생하기 좋은 고무등의 소재를 사용하는 것으로 큰 마찰력을 얻을수 있도록 하여 구동력을 높인다.
작성:2010.04.17
참고: 자동차구조
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