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2015-06-17 22:21:38
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우선 다른 분들이 지적하신 것처럼 '탄력'이나 '가속력' 같은 말은 뜻을 정확하게 전달하지 못하고 있습니다. 물체는 속도를 가지는데 속도를 유지하려는 성질을 '관성'이라고 하고 그 속도가 늘어나가너 줄어드는 것을 '가속도'라고 표현합니다.
자동차는 엔진에서 출력이 나오고 내부 부품과 바퀴에서 생기는 마찰과 공기 저항을 이기며 달립니다. 자동차가 일정한 속도로 달린다면 마찰을 모두 감안한 힘과 엔진을 통해 바퀴가 차를 미는 힘은 같습니다. 이때 알짜힘이 0이고 관성만을 유지하며 달리는 겁니다. 오르막을 올라가면 마찰 저항 등에 추가로 위치에너지만큼 엔진이 더 일을 해 줘야 합니다.
자동차의 무게가 대략 1톤이라고 하고 경사도가 30도 정도 된다고 가정해 봅시다. 자동차가 평지를 일정한 속도로 갈 때와 비교해서 오르막을 일정한 속도로 갈 때는 500 kgf 정도 무게를 끌어올려야 합니다. 자동차의 토크는 최대지점에서 중형차 같은 경우 20 kgfm 정도이고 타이어 반지름은 대충 30 cm 정도 됩니다. 계산하면 바퀴가 돌면서 차를 미는 최대 힘은 가장 높은 기어에서 대충 200 kgf 정도 될 겁니다. 이거론 풀액셀에 엔진이 아무리 맹렬하게 돌아도 500 kgf 힘을 못 주죠. 그래서 5단이 아니라 2-3단을 넣고 바퀴에 가해지는 힘이 증폭되어야 30도 경사를 올라가는 겁니다. 저속 급경사에서는 무게가 영향이 크고 마찰과 저항은 작을테니 무시한다 쳐도 보통 중형차가 30도 경사 올라가는 게 왜 힘든지는 이해하실 겁니다.
여기 제가 대충 계산한 숫자는 대충 대충 계산한 것이라 오차가 아주아주 크지만 감 잡는데는 도움 되실 겁니다.