Пересматривая Top Gear, вспоминаю основы физики

Петр Иванович Дубровский, добросовестный инженер – исследователь, честный и непредвзятый частный научный детектив. d-pi@yandex.ru

Довольно много времени на этих "рождественских каникулах" я потратил на зомбоящик. Нет, не на старые "голубые огоньки" или на современные "огоньки для голубых", не на обязательный просмотр уже набивших оскомину "Иронии судьбы, или С легким паром" и "Старых (Новых) песен о главном".

Я вдруг решил пересмотреть "классический" Top Gear - Top Gear Джереми Кларксона, Ричарда Хаммонда, Джеймса Мэя, Top Gear с 2002 по 2015 год. Если кто не в курсе, Top Gear начал своё существование как региональная телепрограмма еще в далёком 1977 году, вскоре её перевели на канал BBC Two (то есть 2), где она просуществовала аж до 2001 года, когда её закрыли по причине существенного падения рейтинга. У этой передачи были взлёты и падения, пару-тройку раз туда приглашали еще совсем юного Джереми Кларксона, но это не особо добавило программе популярности.

Пока в 2002 году Джереми и продюсеру Энди Уилману не пришла в голову "плодотворная дебютная идея" - существенно изменить формат этой телепрограммы, сделав её не столь напыщенно-информационной, а более развлекательной. В передаче появились новинки - Cool Wall* (Стена Крутости автомобилей), "Звезда в бюджетном автомобиле", Самый быстрый автомобиль на круге Top Gear"

*Cool Wall, она же Стена Крутости. Англичанам, возможно, довольно забавно было видеть различные Hot Hatch (в смысле - Hot Hatchback) в разделе Cool - дословный перевод - Горячий Хэтчбэк в разделе Прохладный (вряд ли Холодный) - почему-то крутость у англичан определяется холодом. А что тогда насчёт Frozen? Почему на стене примитивное "Ниже ноля" (Sub Zero)?

Где свисающие из-под капота сосульки и не оттаявшие лобовые стёкла? Могу заверить, что когда выходишь поутру на мороз -15...-20 по Цельсию и видишь примерзшие дворники и наледь на всех стёклах, которую надо либо соскребать, либо полчаса прогревать автомобиль, это вовсе не круто.

За эти "рождественские каникулы" я успел просмотреть полтора первых сезона "обновлённого" Top Gear'а - в первом еще не было Джеймса Мэя, место которого занимал Джейсон Доу. И внезапно поймал себя на мысли, что практически в каждой передаче ведущие вспоминают следствие из второго закона Ньютона (a = F / m, сам закон, если кто не помнит, выглядит в упрощённом виде так F*t = m * ΔV, а в более "продвинутом", более приближённом к автомобильным реальностям - вот так: ∫Fdt = m * ΔV)

Не проходит ни одной серии, чтобы Джереми или Ричард не высказали по нескольку раз "гениальную мыслю" - "вес убивает ускорение" (a = F / m), в различных интерпретациях, например: "а все потому, что он (автомобиль) - лёгкий", либо "у него кузов из углепластика (или алюминия, то есть лёгкий), поэтому он легко разгоняется", либо "у него под капотом 800 итальянских (420 мерседесовских, 500 астон-мартиновских и т.д.) лошадиных сил".

Дело в том, что лошадиные силы под капотом как раз и определяют величину F - величину движущей силы.

Вот только есть у меня одно замечание. Дело в том, что 800 итальянских или 420 "мерсовских" лошадей - это своего рода PMPO (Peak Music Power Output) - пиковая кратковременная музыкальная мощность. Это величина, которая означает максимально достижимое пиковое значение сигнала НЕЗАВИСИМО ОТ ИСКАЖЕНИЙ за минимальный промежуток времени (обычно 10 mS, но, вообще, не нормировано), мощность, которую динамик колонки может выдержать в течение 1–2 секунд на сигнале низкой частоты (около 200 Гц) без физического повреждения.

В середине 80-ых годов я прикупил себе колонки S-90 рижского завода VEF Radiotehnika RRR (Rīgas Radio Rūpnīca), которые в соответствии с ГОСТ23262-83 назывались 35АС-012.

35 - это номинальная мощность колонок в ваттах - то есть мощность, когда АЧХ (амплитудно-частотная характеристика) наиболее идеальна. S-90 - это было обозначение для Европы, 90 ватт - это предельная шумовая (паспортная) мощность. Иногда её называют синусоидальной.

Конкурировать с подобными массивными напольными колонками (обычно, чем больше масса, тем чище звук) азиатские производители (японские, корейские, китайские) не могли, поэтому для своих звуковых колонок из лёгкого пластика придумали PMPO и без зазрения совести начали указывать на своём звуковом г***е мощность в 800...1500...2500 ватт. Бизнес есть бизнес.

К чему я это вспомнил? В одной из самых первых серий Джереми пригласил в гости Дэймона Хилла, чемпиона F1 за 1996 год. И я там впервые обратил внимание на сказанную Джереми глубокомысленную фразу "вес убивает ускорение" (не буду обращать внимание на не совсем верную трактовку - на самом деле не вес, а масса).

Джереми и Дэймон обсуждали "свеженький" Aston Martin с 460-ю лошадиными силами и Ferrari-575 c 515-ю. Для сравнения хочу напомнить, что широко известный немецкий танк Тигр массой 56 тонн (Panzerkampfwagen VI Ausf.H) имел двигатель мощностью 700 лошадиных сил. И масса самого двигателя, без трансмиссии, была 1,2 тонны (полностью снаряжённый 575-ый Maranello весит 1,9 тонны).

Так вот, Дэймон Хилл (чемпион F1 образца 1996 года), описывая свои ощущения от Ferrari, сказал: "Не помню других маших, где при ускорении отбрасывает голову назад ... На второй передаче у меня это с головой постоянно происходило".

Мне было весьма странно слышать это, так как я несколько раз ощущал подобное, когда ездил на Volvo C30 (в основном на 1 передаче), причем не на заряженном hot hatch'е с 2,5 литровым двигателем с турбонаддувом, а на самом обычном, с 1,6-литровом фордовским мотором B4164S3 мощностью каких-то несчастных 99 л.с. с механической коробкой передач. Да и разгон до сотни у C30 весьма скромный - 11,8 секунд. К моему сожалению, Volvo C30 перестали выпускать давным-давно, поэтому пришлось его продавать, а себе я прикупил бюджетную Opel Astra с Z18XER - 140 лошадок . Которая слегка потяжелее C30 (1,35 против 1,28 тонн, без учета веса топлива и прокладки между рулём и водительским сидением и прочих пассажиров), но на которой мне не удавалось достичь "головоотбрасывающего эффекта" имени Дэймона Хилла. Лично сравнить ощущения в C30 с 575-ым Maranello мне, разумеется, не удалось.

Как же так?

Почему нищенские 99 фордовских лошадей могут обеспечить такой же эффект вдавливания в кресло, как и 515 итальянских лошадей от Ferrari? А у Opel'я такие фокусы не получаются? Хотя, честно сказать, я и не особенно старался достичь этого эффекта на Опеле.

В качестве информации для самостоятельного размышления я предлагаю посмотреть на графики мощности и крутящего момента у двигателей Z18XER и B4164S3, которые мне удалось обнаружить в открытом доступе:

Динамические характеристики крутящего момента и мощности бензинового двигателя Z18XER DOHC-I:

1 – кривая крутящего момента;

2 – кривая мощности;

I – крутящий момент (Н·м);

II – частота вращения двигателя (об./мин);

III – мощность (кВт)

Следующие графики взяты из PDF-файла Product review, VMTC, Moscow, September 2007

Не знаю, кто накосячил с синим и красным цветом, русские переводчики или изначально - шведы или американцы (двигатели - фордовские) но помните, что Torque - это "Крутящий момент" и измеряется он в Nm - то есть в ньютонах, умноженных на метр. Соответственно, Power - это Мощность, измеряется в киловаттах.

ПОДСКАЗКА: Как я понимаю, гонка автопроизводителей за мощностью - это своего рода маркетинг, типа PMPO, тогда как в повседневной жизни мы обходимся исключительно номинальной мощностью.

Жду умных предложений от читателей.