Dinamica fluidelor - O mașină mai ușoară va avea o viteză maximă mai mare decât o mașină mai grea, cu o putere egală

Dacă am o mașină (cu un anumit motor) optimizată (în funcție de distribuție și formă și greutate) pentru a atinge viteza maximă posibilă și pun acel motor într-o mașină care este mai grea (dar altfel aceeași formă și design), mașinile mai grele au aceeași viteză maximă în lumea reală?

Presupun că mașina mai grea va accelera într-un ritm mai lent, dar nu sunt sigur dacă în cele din urmă va atinge aceeași viteză maximă ca și mașina mai ușoară. Factori precum rezistența la aer și modul în care mașinile de curse sunt concepute pentru a îmbrățișa solul (așa cum înțeleg eu) le-ar putea determina să nu aibă aceeași viteză maximă?

Dacă nu au aceeași viteză maximă, ar fi posibil să reproiectați mașina mai grea (adică să-i schimbați forma și distribuția greutății) astfel încât să aibă aceeași viteză maximă ca (sau o viteză maximă mai mare decât) bricheta mașină? Gândul meu este că, dacă mașina mai grea nu trebuie să utilizeze rezistența aerului pentru a „îmbrățișa solul”, atunci ar putea fi proiectată mai aerodinamic?

Actualizare 1

Bine, $ F_ $ crește cu $ m $, care scade $ | v | _ $. Are sens.

Dar oare mașina mai grea ar putea merge la fel de repede sau mai repede cu un alt design? Iată raționamentul meu:

Viteza crește în timp ce $ F_ $ al mașinii este mai mare decât $ F_ + F_ $ al fricțiunii .
$ F_ $ crește pe măsură ce crește $ | v | $.
„Aripile cu capul în jos” sunt folosite pentru a oferi $ F_ $ suplimentar (să-i spunem $ F_ $).
A avea prea puțin $ F_ $ scade $ F_ $ .
„Aripi” mai mari în # 3 măresc $ F_ $, dar crește și $ F_ $
$ F_ = F_ + F_ $

Pe baza acestei logici, o mașină mai ușoară va avea nevoie de „aripi” mai mari (# 6) pentru a menține tracțiunea (# 3) pentru a menține viteza (# 4), dar creșterea $ F_ $ crește $ F_ $ cu # 5, ceea ce scade $ | v | _ $ (# 1 + # 2). Cu toate acestea, pe măsură ce $ m $ crește, $ F_ $ crește, prin urmare este nevoie de mai puțin $ F_ $ (# 6) și, prin urmare, se experimentează mai puțin $ F_ $. Deci avem

mașina mai grea ar avea $ F_ $ mai mare, care scade $ | v | _ $ cu o sumă constantă
mașina mai ușoară ar avea $ F_ $ mai mare, care crește pe măsură ce crește $ | v | $

Deci, urmând acest raționament, nu ar fi posibil să construim o mașină mai grea, care să aibă mai mult de $ | v | _ $ decât o mașină mai ușoară?

Actualizare 2

Clarificare: # 4 ar trebui să însemne „când există prea puțină forță care împinge mașina în jos, roțile vor aluneca, ceea ce reduce cantitatea de forță pe care o poate oferi motorul”. Este corect?

2 Răspunsuri 2

Problema pe care ați formulat-o este că aceste două mașini sunt identice în afară de diferența de masă, așa că haideți să o limităm doar la două mașini identice în care una are o greutate suplimentară. Mașina mai grea va accelera mai lent, bazat pe $ F = ma $ simplu, unde $ F $ este același, deci $ a $ trebuie să fie mai mic pentru un $ m $ mai mare. Fricțiunea, care determină viteza maximă împreună cu forța, este puțin mai dezordonată.