Zwaartekracht is een saaie kracht, tenzij je erover nadenkt. Ik trek de auto naar beneden. elke keer. De grond duwt met gelijke kracht weer omhoog. De banden grijpen stevig op het wegdek. De auto staat daar. Nog steeds.
Geef vervolgens gas.
Dingen veranderen onmiddellijk. De achterwielen drukken tegen de grond. Horizontale kracht. Echte kracht. De auto versnelt. Bij lage snelheden wordt bijna al het motorvermogen omgezet in bewegende massa. De tweede wet van Newton is je vriend. Kracht is gelijk aan massa maal versnelling. Eenvoudig.
Maar de auto verzette zich. Inertie is een bitch. Het voert een tegenaanval uit met een kracht die evenredig is met zijn gewicht. Hoe sneller je duwt, hoe harder hij terugduwt.
De lucht staat in de weg
Snelheid doodt versnelling. Niet omdat de motor afslaat, maar omdat de lucht dat doet.
Naarmate de auto beweegt, neemt de luchtdruk toe. De luchtweerstand neemt toe. Het is niet lineair. Het is exponentieel. Uw snelheid verdubbelen? Verviervoudig de weerstand. De lucht oefent kracht uit op de voorkant van de auto. Het werkt in de tegenovergestelde richting van de voortstuwingskracht van de band.
Je trekt dus de weerstand af van je drijvende kracht.
$$ F_{Netto} = F_{Aandrijving} – F_{Slepen} $$
Aanvankelijk wint $F_{drive}$. Grote tijd. Je voelt het zelfs vanuit je stoel. De kracht die beschikbaar is voor versnelling is hoog. Naarmate de snelheid echter toeneemt, neemt ook $F_{drag}$ toe. Het vreet de overtollige kracht op.
Raak de muur
Uiteindelijk verschijnt er een limiet. Topsnelheid.
Dit is geen storing. Het is natuurkunde. Bij deze specifieke snelheid is de drijvende kracht precies gelijk aan de luchtweerstand.
$$ F_{aandrijving} = F_{slepen} $$
De nettokracht is nul. De acceleratie stopt. De auto kan niet sneller. De motor kan nog steeds kracht hebben, maar de kracht van de lucht die naar achteren duwt is groter dan de kracht van de naar voren duwende banden.
Waarom is dit belangrijk? Omdat de meeste mensen denken dat topsnelheid verband houdt met pk’s. Dat is het niet. Het gaat om de luchtweerstandscoëfficiënt en het frontale oppervlak. Auto’s met minder aerodynamica en lagere snelheden zullen deze muur eerder tegenkomen. Een snelle auto met strakke lijnen vertraagt.
Lucht maakt zich 0-60 keer niets uit. Het duwt gewoon terug. En als hij net zo hard naar achteren duwt als jij naar voren duwt, ben je klaar.
Of ben jij? Als je de motorkap laat vallen. Of de banden vervangen. Of wacht gewoon op de volgende versnelling. De strijd tussen banden en lucht eindigt nooit. Het wordt gewoon gereset.
