Váš vůz z pohledu matematiky

  • Slavný profesor a YouTuber David Calle vysvětluje vzorec pro aerodynamiku, integrál rychlosti v zatáčkách a výpočet reakční doby
  • Za jízdou automobilu stojí nejrůznější vzorce, úkony a matematické i fyzikální výpočty
  • Všechny uvedené vzorce zaručují vozu požadované provozní vlastnosti včetně bezpečnosti a komfortu cestujících

Do automobilu obvykle usedáme se svou rodinou nebo přáteli. To však nejsou jediní cestující. Pomyslnými společníky při cestování jsou také matematici, jakým byl Pythagoras, nebo fyzici, jakým byl Newton. David Calle, ambasador společnosti SEAT pro vzdělávání a podporu mládeže, inženýr v oboru sdělovací techniky, hvězda YouTube a finalista globálního ocenění pro učitele v roce 2017, nám poskytl exkluzivní vysvětlení tří vzorců, které umožňují funkci našich vozidel. Nový způsob výuky ve službách automobilového světa.

Profesor, inženýr a YouTuber David Calle je ambasadorem společnosti SEAT pro vzdělávání a podporu mládeže

Newton nás vyzývá, abychom brzdili. Kdo by čekal, že jablko, které spadlo ze stromu nedaleko Isaaca Newtona, spustí jednu z nejproduktivnějších kariér v oboru fyziky? Newtonův první zákon, zákon setrvačnosti, je tím, co vede instruktory v autoškole k tomu, aby tak důsledně trvali na bezpečné vzdálenosti. „Pokud řídíte a najednou před vámi běží přes cestu kočka, a nemáte přitom jinou možnost, než pokračovat v jízdě přímým směrem, protože chybí prostor pro vyhýbací manévr, nezbývá vám nic jiného než brzdit,“ říká David. Podle prvního Newtonova pohybového zákona zůstává každé těleso v klidu nebo v rovnoměrném, přímočarém pohybu, není-li donuceno ke změně svého stavu působením vnější síly. „A touto vnější sílou je vaše noha na pedálu brzdy,“ vtipkuje učitel.

Během reakce jsme na brzdy ještě nešlápli, takže pokračujeme v jízdě. K výpočtu této reakční vzdálenosti stačí jednoduchá trojčlenka. Rychlost se vynásobí časem. Průměrná osoba zareaguje za 0,75 sekundy. Pokud tedy jedete rychlostí 120 km/h (33,33 m/s), pokračujete v tomto pohybu dalších 25 metrů, než konečně šlápnete na brzdu. Proto je důležité nepřekračovat rychlostní limity a zachovávat bezpečnou vzdálenost, „abyste mohli zachránit tu kočku“, směje se David.

K výpočtu vzdálenosti překonané během reakční doby postačí jednoduchá trojčlenka, v níž se rychlost vynásobí časem

V těchto případech je kromě včasného brzdění nejdůležitější detekovat překážky na vozovce s dostatečným předstihem. Proto automobily poskytují řidičům stále lepší viditelnost i při jízdě za tmy. Čtvrtá generace modelu SEAT Leon je vybavena světlomety s diodami LED pro všechny osvětlovací funkce, jejichž světlo je ještě jasnější a nabízí dosah až 70 metrů oproti 50 metrům ve starších modelech.

Aerodynamika s mocninnou závislostí. Když v roce 1921 vytvořil rakouský vynálezce Edmund Rumpler automobil ve tvaru kapky vody, dalo se předpovídat, že se aerodynamika stane pro výrobce automobilů posedlostí. Tato věda, která studuje pohyb vzduchu, je pro provozní vlastnosti vozidla klíčová. „Vůz s optimalizovanou aerodynamikou pojede rychleji, ale také bezpečněji a hospodárněji, protože bude mít nižší spotřebu paliva a emise CO2,“ zdůrazňuje Calle.

Tvarové řešení vozidla je ovlivněno aerodynamickými vzorci

Rumpler se vydal se svým extravagantním vozidlem správným směrem: „Opravdu, vozy s oblými, zužujícími se tvary jsou aerodynamičtější než automobily krabicovitějších tvarů, protože snadněji pronikají velkou stěnou vzduchu před sebou,“ říká profesor. Rozhodnutí o tvarovém řešení automobilu musí i tak být vždy podloženo aerodynamickými vzorci.

Tento fyzikální zákon v podstatě říká, že pokud se zdvojnásobí čelní plocha tělesa, zvětší se odpor vzduchu, který na něj působí, také dvojnásobně, zatímco při dvojnásobné rychlosti je odpor čtyřnásobný. „K tomu dochází, protože mezi čelní plochou a odporem existuje lineární závislost, zatímco závislost mezi rychlostí a odporem je mocninná,“ vysvětluje učitel. Čím rychleji jedete, tím těžší je překonávat sílu vzduchu, takže čelní plocha a tvary vozu musí pracovat ve váš prospěch.

Čím rychleji jedete, tím těžší je překonávat sílu vzduchu, takže čelní plocha tělesa a jeho tvary musí pracovat ve váš prospěch

Integrály jsou konečně k něčemu dobré. Vzpomeňme si, jak jsme jako studenti více než jednou bojovali s integrály a jejich příbuznými, derivacemi.  Vážně, k čemu jsou tyto výpočty v reálném životě dobré? „To je otázka, kterou jsem dostal už nesčetněkrát,“ přiznává Calle, „a odpověď nalezneme na jakémkoli závodním okruhu.“

Pokud chcete v případě závodu mezi dvěma jezdci vědět, kdo z nich projel zatáčku rychleji, je nejsnadnější změřit rychlost každého vozu v jednom nebo dvou bodech zatáčky a spočítat průměr, „ale to by nám poskytlo pouze statickou představu o jejich rychlosti“, říká Calle. Chceme-li zohlednit všechna data z každého bodu zatáčky, pak je integrál ideálním způsobem, jak se dopracovat k výsledku, protože je spojitým součtem nekonečného množství dat.

Integrál je užitečnou výpočetní operací, která umožňuje do výsledku zahrnout veškerá data z každého bodu zatáčky

Díky vyspělým telemetrickým systémům, které měří různé veličiny v reálném čase, je v současnosti snadné získávat data o rychlosti jízdy v každém bodu zatáčky nebo závodního okruhu. „Tato data vůbec nemusíme sčítat jednotlivě, stačí použít integrál celku a průměr výsledku každého jezdce nám prozradí, kdo zvítězil,“ vysvětluje profesor. Mimo motoristický sport se tento systém sledování rychlosti využívá také v oblasti bezpečnosti. To je i případem nového modelu SEAT Leon, který je vybaven adaptivním tempomatem (ACC) a systémem Travel Assist, který umožňuje asistovanou jízdu rychlostí až 210 km/h.

Telemetrie je systémem pro sledování rychlosti, který se využívá také pro zvyšování bezpečnosti

Jízda automobilem na základě čísel. To jsou jen tři z mnoha příkladů využití matematiky v konstrukci automobilu. „Nevidíme to, ale v automobilovém průmyslu probíhají hodiny a hodiny složitých výpočtů, které zajišťují výslednému vozu nejlepší možné provozní vlastnosti a především bezpečnost,“ říká nakonec David Calle. „A také komfort: například v konzole uspokojují všechny požadavky na informace a zábavu miliony kombinací jedniček a nul v binárním kódu,“ dodává. „Ale to je už jiný příběh.“

 

Nabízíme komplexní služby v oblasti prodejní a servisní péče SEAT.

SEAT – španělský temperament s německou technologií

 

Kontakt:
Auto Anex s.r.o.
Žerotínova 378, 405 02 - Děčín III
412 558 098
seat@autoanex.cz

Nabízíme komplexní služby v oblasti prodejní a servisní péče SEAT.

SEAT – španělský temperament s německou technologií

 

Kontakt:
KONTAKT spol. s r.o.
Svobodova 2050, 511 01 - Turnov
481 325 726
oztu@havex.cz

Související články

Autoperiskop.cz  – Výjimečný pohled na auta - Navzdory všemu to byl rok, který nás nezastavil

Navzdory všemu to byl rok, který nás...

Rok 2020 se zapíše do historie jako období, v němž 15 000 zaměstnanců společnosti SEAT vydalo ze sebe to nejlepší Příkladem intenzivní týmové práce je uvedení nových modelů Leon e-HYBRID...

Autoperiskop.cz  – Výjimečný pohled na auta - Nejikoničtější vozy v 70leté historii značky SEAT

Nejikoničtější vozy v 70leté historii...

SEAT uvedl v uplynulých 70 letech na trh celkem 75 modelů Během této doby probíhala nepřetržitá evoluce a modernizace automobilu Nově zveřejněné video ukazuje v přeměnách 48...

Autoperiskop.cz  – Výjimečný pohled na auta - Zcela nový SEAT Leon obdržel pětihvězdičkové hodnocení v nových, přísnějších testech bezpečnosti Euro NCAP

Zcela nový SEAT Leon obdržel...

Zcela nový SEAT Leon je jedním z prvních vozů, které absolvovaly testy podle nových, přísnějších měřítek Nový standardní centrální boční airbag vpředu umožnil nové generaci Leonu...

Autoperiskop.cz  – Výjimečný pohled na auta - Testování světlometů modelu SEAT Leon si vyžádalo 800 hodin v černočerné tmě

Testování světlometů modelu SEAT Leon...

Alqueva v Portugalsku je jako jedna z nejtemnějších oblastí v Evropě ideálním místem pro testování světlometů vyvíjených týmem specialistů na osvětlení pro vozy SEAT Testování...

Autoperiskop.cz  – Výjimečný pohled na auta - Hybridní vůz pro každou příležitost

Hybridní vůz pro každou příležitost

V prvním čtvrtletí roku 2020 vzrostly prodeje hybridních vozidel s možností vnějšího nabíjení v Evropě o 134 % Mezi klíčové faktory růstu v tomto segmentu patří všestrannost, trvalá...