Si un automóvil tuviera una potencia ilimitada pero pudiera mantenerse conectado a tierra, ¿habría un límite en la velocidad a la cual las ruedas reales podrían rotar?

Answer 1

Gracias por la A2A

Soy…. voy a decir que si

Lo que no puedo decir es exactamente cuál sería ese límite.

Lo que pasa con las ruedas es que todas tienen diferentes tolerancias.

Pero empecemos por el principio.

Para empezar, si un motor con potencia ilimitada también tuviera un par ilimitado, probablemente rompería las ruedas desde el primer momento. Para el caso, los otros componentes entre ellos probablemente podrían romperse de antemano. Los carros de arrastre suelen soltar los ejes de transmisión o cortar las orejas debido a la gran cantidad de torque que ejercen.

(¿Por qué sí, eso es un Celica? Ustedes deberían haberlo sabido).

De todos modos, supongamos que no se exceden los límites mecánicos antes de la rueda. Y el auto comienza a rodar y se vuelve infinitamente más y más rápido. También suponiendo que la carretera sea infinita, terminarías usando y / o soplando el neumático con bastante rapidez. Y supondré que sabes lo que sucede allí.

De acuerdo, suponiendo de nuevo, el neumático puede soportar las presiones, pero la rueda no. ¿Qué va primero? Bueno, no estoy seguro. Supongo que las fuerzas que actúan sobre la parte del cubo de la rueda terminarían literalmente rompiéndolo, porque no podría mantenerse físicamente debido a la fricción, o esa misma fricción lo calentaría y fundiría o deformaría.

Bien, saquemos un elemento de la ecuación. La rueda gira libremente, en el vacío. Entonces, para propósitos y propósitos, no tiene fricción. (Ya hemos asumido que el cojinete de la rueda es indestructible, así que tengan paciencia conmigo).

Bueno, entonces tu límite probablemente sería la inercia. Cuanto más y más rápido gire la rueda, más y más querrá comenzar a deformarse y estirarse. Eventualmente, la rueda probablemente se desmoronaría debido a esas fuerzas.

Sin embargo, desde un punto de vista práctico, los neumáticos son un problema mucho mayor que las ruedas en sí. El Bugatti Veyron, por ejemplo, tiene neumáticos pegados a las ruedas y no pueden mantener la velocidad máxima durante mucho tiempo, ya que se calientan y explotan.

Es un Ferrari pero entiendes el punto. Es malo.

Si la rueda, el neumático y otros componentes mecánicos fueran indestructibles …

Entonces supongo que no, no tendría límite.

Pero eso es un poco aburrido, ¿no?

Answer 2

Sí, y la física es el núcleo de la respuesta.

Aquí hay un ejemplo de un vehículo que puede golpear Mach 1 (la velocidad del sonido) en tierra y está dirigido a alcanzar 1,000 MPH.

Observe las ruedas de este vehículo. Son discos de aluminio mecanizados, con goma pegada alrededor del borde. Ninguna otra combinación de ruedas permanecería unida a esas velocidades. De hecho, el siguiente paso fue ruedas de metal sólido con una banda muy delgada para reducir la masa. Observe también que las ruedas son bastante pequeñas para reducir la carga centrífuga. Otros han intentado ruedas más grandes para reducir las RPM, pero la carga era demasiado para el metal. Creo que al final, este vehículo estaba usando discos de titanio para una mayor resistencia.

Answer 3

Dentro de este capítulo hasta ahora, ya hemos demostrado que los neumáticos de goma no tienen lugar por encima de aproximadamente 500 mph. Forjado todas las ruedas / neumáticos de metal son el camino a seguir.

En mi laboratorio, un instrumento tenía una bomba de vacío turbomolecular funcionando muy felizmente a 100k rpm, usando un cojinete de aire. Esto no sufrió las cargas masivamente asimétricas vistas por el eje de un automóvil, pero con suficiente presión, estoy seguro de que podría funcionar. El rodamiento de aire no sufre las pérdidas de calor por viscosidad del aceite, lo que finalmente matará su rodamiento vhs [muy alta velocidad], pero estoy seguro de que hay un límite, que todavía no hemos encontrado.

El límite final parece ser cuando las fuerzas centrífugas / centrípetas entre el cubo y la llanta exceden la resistencia a la tracción del metal mismo.

[¿Alguien realmente ha reducido los números de varios dia. / combinaciones de rpm a 3000 mph? ]

Answer 4

La parte superior de mi cabeza…

Experimentará fricción de aire y fricción dentro de las partes mecánicas de su automóvil. Entonces la fuerza centrífuga podría hacer explotar partes del motor / automóvil.

Básicamente, pueden ocurrir los siguientes efectos:

1. La ventana delantera se arranca junto con el capó debido a la presión del aire.
2. Los ejes de las ruedas, la caja de engranajes y otros componentes del automóvil se calientan y se funden.
3. La fuerza centrífuga puede desgarrar las ruedas.
4. La fricción del aire calentará el automóvil y lo incendiará (similar al meteorito que se quema en la atmósfera)

Para determinar en qué orden ocurrirán esos eventos, necesitará un ingeniero especializado en automóviles.

Pero aparte de eso, la única forma de lograr una alta velocidad con aceleración infinita es volando en el espacio, en vacío y usando un motor tipo cohete en lugar de ruedas. De esta manera, la velocidad seguirá aumentando hasta que el vehículo alcance la velocidad de la luz, donde los efectos relativistas comienzan a manifestarse.

En el suelo, sin embargo … acelerar “para siempre” no es posible.

Answer 5

Si.

Y su seguimiento en los comentarios dio en el clavo.

Sin embargo, no es tanto la rueda … aunque en teoría habría algún punto en el que la rueda se desbalancearía … pero más aún el neumático. Es mucho más fácil crear una rueda que pueda estar “perfectamente” equilibrada que una llanta.

Dado que un neumático está hecho de material flexible, a medida que gira, su forma cambiará. Un neumático está hecho de “capas” o capas … caucho, cordones, más caucho y más cordones. Estas capas no son un asunto sólido de una sola pieza … como, por ejemplo, podría ser una rueda de fundición sólida. El “equilibrio” de la rueda estaría limitado por la precisión de la máquina que mide sus propiedades de equilibrio radial.

Pero los neumáticos son diferentes. Tienen una clasificación de velocidad … que es lo mismo que un límite de la velocidad con la que pueden rotar. Las capas comenzarán a separarse a medida que las fuerzas centrífugas sobre ellas excedan un cierto límite … y el neumático se separa. También hay límites para la cantidad de calor que absorberá un neumático antes de que comience a fallar y las capas se separen; cuanto más rápido gira un neumático, más calor se crea en el neumático.

Answer 6

Sí, habría un límite debido a una falla metalúrgica. Además de los materiales utilizados, también habría efectos giroscópicos y aerodinámicos que pondrían un límite superior en cualquier velocidad. Tienes que pensar en la atmósfera como un líquido. El aire es una mezcla de gas que tiene límites aerodinámicos antes de que elementos como los bordes de ataque se calienten en las superficies. También existe la velocidad del sonido que afecta a todo lo que viaja más rápido que aproximadamente 746 mph. Todos estos efectos serían acumulativos a velocidades superiores a este punto. Puede ver cosas como la construcción de aviones como el SR-71 Blackbird o el MIG 25 para ver qué tipos especiales de cosas se hacen para mitigar estos efectos.

Answer 7

Hasta donde sé, los únicos objetos que pueden rotarse a velocidades cercanas a la velocidad de la luz sin separarse del estrés mecánico son los agujeros negros.

Podría esperar razonablemente que con suficiente investigación y desarrollo, pudieras crear ruedas que sobrevivieran al giro a velocidades varias veces superiores a la del sonido. Más allá de eso, el estrés los separaría.

Pero si tiene un poder ilimitado, ¿tal vez pueda crear imanes fuertes ilimitados para mantener las ruedas juntas? ¿Probablemente pueda usar aire acondicionado ilimitado para evitar que las ruedas se derritan? En ese caso, eventualmente lo que encontrará es que pondría tanta energía en las rotaciones de las ruedas que colapsarían en agujeros negros. Probablemente esa no sea la experiencia de manejo que estás buscando.

Answer 8

El mayor problema es que la superficie de la carretera no se puede hacer plana o lo suficientemente recta. Claro, los coches de salinas de Bonneville pueden superar la máquina 1, pero apenas hay espacio para eso. Ahora tendremos que rediseñar todo el sistema de carreteras … entonces mantenlo. Jajaja

Answer 9

La velocidad angular máxima de una rueda dependería en última instancia de la estructura física de la rueda misma.

La fuerza g que experimenta el material en el borde de la rueda rápidamente se volverá demasiado alta para que el caucho permanezca intacto.

Pero para alcanzar velocidades angulares extremadamente altas, cuanto menor sea el radio de rotación, mejor.

Es por esta razón que una pequeña escama de grafeno alcanzó una velocidad angular de alrededor de 1 millón de revoluciones por segundo.

Answer 10

Uno de los hechos tristes de la vida de ingeniería es el hecho de que hay una longitud máxima de una línea colgada hacia la Tierra desde un satélite antes de que se rompa. Los nuevos materiales pueden estirar este máximo. Del mismo modo, hay una velocidad de rotación máxima para una rueda, a la que se rompe. Para un automóvil más rápido, sería mejor prescindir de las ruedas por completo y usar un elevador soplado. Esto daría lugar a argumentos legítimos de que el vehículo era un vehículo con colchón de aire o un avión de vuelo bajo.

Answer 11

SANGRE SSC

1000 mph y puede permanecer conectado a tierra. Sobre la física, no estoy seguro.

Answer 12

Hay un límite para la velocidad que cualquier cosa puede rotar:

Answer 13

Las fuerzas G creadas por algo que gira eventualmente se volverían tan fuertes que las ruedas se romperían debido al tirón de rotación hacia afuera, que es la fuerza centrífuga, creo. Mira el video de chicos de cámara lenta sobre girar un CD hasta el punto de que se rompa. Lo mismo sería con una rueda. Se rompería en algún momento.

Answer 14

El límite de la velocidad es qué tan rápido puede ir antes de que las ruedas comiencen a quemarse debido a la fricción. Incluso con el material más fuerte con el punto de fusión más alto llegaría allí lo suficientemente pronto (supongo que en cualquier lugar de 10 a 20 veces la velocidad del sonido). El límite definido sería la velocidad de la luz.

Answer 15

Hay un límite en todo. Pero el cansado explotaría antes de que las llantas tuvieran la oportunidad. Todos los neumáticos tienen clasificaciones de velocidad de Ave en ellos. Mis neumáticos Corvettes tenían una velocidad máxima de alrededor de 150-160 cuando los vendí. Puedes subirlos o bajarlos … ¡Pero nada que pueda hacer 3000 mph!

Pero sí, las llantas corrían demasiado rápido también se romperían … Sin embargo, la mayoría de los demás se romperían primero.

Answer 16

Suponiendo que su automóvil tiene una cantidad ilimitada de potencia, es indestructible y, gracias a alguna tecnología mágica, permanecerá conectado a tierra sin importar qué tan rápido vaya.
Aún tendrías un límite sobre qué tan rápido. A medida que avanza más rápido, la velocidad lineal en el exterior de las ruedas comienza a acercarse a la velocidad de la luz, luego suceden todo tipo de comportamientos extraños. Las ruedas no podrían girar más rápido que eso, y sería el límite de su velocidad. Sería más lento que la velocidad de la luz, pero lo suficiente como para crear un rastro de plasma al encender el aire a su alrededor al pasar.
Asegúrese de escuchar algo de metal mientras conduce este automóvil.
Si alguien con un buen conocimiento de la física relativista puede ayudar con lo que sucedería con una rueda que gira cerca de la velocidad de la luz, sería una buena conversación.

Answer 17

Las fuerzas que mantienen la rueda unida serían el límite. Los neumáticos se deforman a altas velocidades y el metal se estresa. Lo que da y cuándo determinaría dónde estaban los límites, pero la respuesta a la pregunta es “sí”, ya que habría un límite en la velocidad a la que una rueda puede girar.

Answer 18

Todo depende de la superficie: cuánta resistencia proporciona contra la rueda …