車の重量に関する考察

先日整備手帳にバッテリー交換で-2.2kg軽くなったことを書いたところ、それを体感できるだろうかというコメントをいただき、「体感はできないけどオートポリス（AP)１周で0.154秒のタイムアップとなる！」
と返しました。
その根拠は経験値（他の人のですが^^;）からの比率計算で、少々オチャラケ仮説だったんですが、コメントくれた方は物理するスイフト乗りということもあって、もう少し物理的なアプローチで計算できないか考えてみました。

エンジン（内燃機関）はガソリン混合気を圧縮、爆発させた化学エネルギーを運動エネルギーに変換して車を動かしています。しかし全てが運動エネルギーに変えられるわけではなく、速さに寄与しない熱エネルギーにもなります。

エンジンパワー　＝　運動エネルギー　＋　熱エネルギー（ロス分）

しかもこの運動エネルギーに変換される割合は３割ほどであり、あとは熱エネルギーになってクーラント液やオイル類、タイヤホイール、ブレーキの温度をひたすら上げ、大気中に熱を放出し直接車を動かす力にはなっていないのです。もったいないですねー。

さて、-2.2kgでどれだけのタイムアップになるかを考えるにあたり、この運動エネルギーに着目して話を進めます。経験上、APを平均時速120km以上で走ればタイムがちょうど2分20秒を切ってきます。なので前提条件として、

・車の速度ｖ＝120km　＝秒速にして33.333m/s、
・これに2分20秒（＝140s）をかけて1周を4.666kmとする（本当は4.674km）。
・車の重量ｍ＝1000kg、→　これが-2.2kgで ｍ’＝997.8kg
・エンジンパワーには変化ないので発生する運動エネルギーも同じとする。

以上を運動エネルギーＦ＝１／２ｍｖ^2 に当てはめれば軽量化後の平均速度ｖ'が求められます。



4666mをこれ（ｖ'）で割ると139.825937秒、元のタイム140秒を引くと、答えは、-0.174秒。　(゜ロ゜;
な、なんとオチャラケ仮説に近い数値に。。。　間違ってたら恥ずかしいけど(笑)

この結果を受けて、はたしてこの差を僅かと考えるか？
距離にすると平均を用いても5.8m（スイフト全長は3.8m弱）、ストレートエンドなら速度が乗った分もっと大きく開くので、レースならアウトからでも余裕でかぶせて先行できるでしょう。（一気にこの差がつくわけではないので実際はブロックされるかも）

さらに上記前提は軽量化で慣性力が小さくなることを考慮していません。
ブレーキング、コーナリング共に有利に働くことを加味すれば実際もう少し差が出るのではないか？つまり計算では熱エネルギーの変化が含まれていませんが、実際軽くなった分熱発生のロスが僅かに減るはず。

サーキットを経験してからというもの、車重の軽さはエンジンパワーよりもむしろ重要と思えるくらい大きな意味を持つと思い知りました。車を含めすべてのものは物理の法則に従っているので、以前ブログで書いたボイルシャルルの法則のように物理的な根拠でタイムアップの対策を考えれば必ず結果がついて来ます。今回2.2kgでという計算ですがこれが5kg、10kgならと考えれば、シートを外さない人、ダイエットに感心ない人はいなくなる？...かな。(^_^)v