小弟不才,離開高中物理超過二十年,大概智能也退化不少,看了一些文章,想了好久,只能想到用下述方式來做粗略推估,也不知道方向對不對,盼賢達能不吝提供更好的解答。
末速=初速+加速度*時間 Vt=V0+at
動能=(質量*速度的二次方)的二分之一 Ek=(M*V^2)/2
動能變化量=末動能減去初動能 △Ek=(M*Vt^2)/2-(M*V0^2)/2
粗略地推估以下二種情形都假設在相同時間與理想狀態下駕駛質量M的同一車輛的總動能變化量:
1.在速度110km/hr以等減速度a1通過eTag收費站時的瞬間速度70km/hr再以相同等加速度a1離開eTag收費站到110km/hr的情形
圖示①
110km/hr----------------->eTag收費站70km/hr----------------->110km/hr
從速度110km/hr等減速到達收費站瞬間速度70km/hr前與以瞬間速度70km/hr離開收費站後加速到110km/hr二段的動能變化量是相同的
△Ek=(M*((110km/hr)^2))/2-(M*((70km/hr)^2))/2
=3600M((km/hr)^2)
∴二段的總動能變化量是△Ek1=3600M((km/hr)^2)*2=7200 M((km/hr)^2)
2.在110km/hr以等減速度a2通過人工收費站時的瞬間速度0km/hr再以相同等加速度a2離開人工收費站到速度110km/hr的情形
圖示②
110km/hr----------------->人工收費站0km/hr----------------->110km/hr
從速度110km/hr等減速到達收費站瞬間速度0km/hr前與以瞬間速度0km/hr離開收費站後加速到110km/hr二段的動能變化量是相同的
△Ek=(M*((110km/hr)^2))/2-(M*((0km/hr)^2))/2
=6050M((km/hr)^2)
∴二段的總動能變化量是△Ek2=6050M((km/hr)^2)*2=12100 M((km/hr)^2)
二種情形的動能變化量比為
△Ek1:△Ek2=72000:12100≒1:1.681
問題一
以上述二種情形的動能變化量比粗略推估經過人工收費站比經過eTag收費站的能量耗損可能多增加高達68.1%或甚至超過,是否合理?
問題二
假設此質量M的車輛油耗花費是2元/km,且上述二種情形的總距離都恰好在1km完成,以上述二種情形的動能變化量比粗略推估通過一個人工收費站比通過eTag收費站要多花費(1.681-1)*2=1.362,是否合理?
回樓主
計算並不正確喔
您假設油耗 2元/km
這裡的油耗是指車子固定在某一速度用於克服摩擦力,風阻等損耗所需能量
但車子由 0-->110km/h 或 70-->110km/h 所添加的動能並無法由上面的 2元/km 推算而得
可以試試從汽油的能量密度/引擎效率/傳動效率算看看
以前開大CC數車的經驗
過收費站凶狠的 0-->100
其實可以看到油表微微的下降
損耗的油錢絕對不只個位數新台幣的金額
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