2016年01月22日
ドライバー軽量化への道～第1回 軽量化の恩恵～
さて，昨年5月から，ドライバーの軽量化に取組んできました。
要するに，ダイエットです。
皆さんがどのくらいの年齢かによりますが，
30代を過ぎてからのダイエットはなかなか大変でした。
（そう簡単に痩せないんです。。。(^o^;）
しかし，本日時点で約8ヶ月で9.5kgの軽量化に成功しました。
ダイエットは大変ですが，いろいろと良いことがあります。
私の場合でも
①着れなくなった服が着れるようになった
②健康診断の肝機能の要管理が外れた
③子供とプールに行っても，見苦しくなくなった
・・・などがあります。
ただ，私の場合，ダイエットを推し進められた理由の大きな１つが，
「痩せたらタイムアップするかも！！」
ということでした。
数回のシリーズ物にしようと思いますが，初回の今回は
「ドライバー軽量化がタイムアップにどの程度寄与するか？」
を検討してみたいと思います。
あまり細かく分析しても疲れますし，読んで理解するのも大変・・・と思いますので，
1周1分くらいのミニサーキットであれば，
0.1秒程度のタイムアップなのか？0.01秒程度のタイムアップなのか？
といったレベル感を知るという程度の粗検討にしたいと思います。
モデルケースは美浜サーキットにします。
サーキットでは主に，①加速区間，②減速区間，③旋回区間があります。
今回は検討を簡単にするために，
美浜サーキットの最終コーナーからホームストレートを加速し，1コーナーに向けて減速する
・・・という下図の部分でどの程度のタイムアップをするのか検討してみることにします。
美浜サーキットは全長で1000m，今回検討する区間は237m。全体の約1/4に相当します。
【計算前提】
ホームストレート加速距離：159m
ホームストレート減速距離：78m
車体重量：1,400kg
ドライバー重量：70.0kg（減量前） → 60.5kg（減量後）
最終コーナー立ち上がり速度：36km/h(=10.0m/s)（データロガーによる実測値）
最高速度 ：123km/h(=34.2m/s)（データロガーによる実測値）
1コーナー減速完了速度 ：51km/h(=14.2m/s)（データロガーによる実測値）
【計算式】
※高校物理で習う”等加速度直線運動の式”および”運動方程式”を使います。
データロガーの実測値のときは減量前でしたから，ドライバー重量は70.0kgとします。
等加速度直線運動の式は3つありましたね。
（１式） v' = v + at
（２式） x = vt + 1/2 at^2
（３式） v'^2 - v^2 = 2ax
各アルファベットは以下を表します。
v：初速度[m/s]
v'：加速（減速）後の速度[m/s]
a：加速度[m/s^2]
x：移動距離[m]
t：時間[s]
（３式）から加速時の平均加速度と減速時の平均加速度を求める式は，
a = (v'^2-V^2)/2x
となります。まずは，体重70kgのときは，
加速時の加速度： 3.36 m/s^2
減速時の加速度：-6.20 m/s^2
となります。次に（１）式から，加速時間と減速時間を求めるには（１）式を
t = (v'-v)/a
と変形します。ここから，
ホームストレート加速時間(70kg)：7.200秒
ホームストレート減速時間(70kg)：3.228秒
となり，合計で10.428秒かかっていることがわかりました。
では，70.0kg から 60.5kg に減量するとどうなるかを求めます。
ここで使うのが運動方程式です。
ma = F
各アルファベットは以下を表します。
m：質量[kg] ←ここでは，車体重量＋ドライバー重量
a：加速度[m/s^2]
F：物体を加速させる力[N] ←ここではクルマの加速力とします。
クルマの加速力とは，エンジントルク→トランスミッション→デフ→タイヤの回転トルク
と伝達されたものです。
クルマの加速力は，ドライバーの重量によって変化しないとします。そうすれば，
減量前の車体質量＋ドライバー重量をm，減量後のそれをm'
減量前の加速度をa，減量後のそれをa'とすれば，
ma = m'a'
が成立します。ここから，減量後の加速度a'は
a' = (m/m')a
となります。要するに，加速度は車体重量＋ドライバー重量の比になるということです。
今回の場合で言えば，
a' = (1470÷1460)×減量前加速度
ということになります。70kgのときと同じように計算すれば，
加速時の加速度：減量前 3.36 m/s^2 →減量後 3.38m/s^2
減速時の加速度：減量前-6.20 m/s^2 →減量後 -6.24m/s^2
ホームストレート加速時間：7.200秒（70.0kg) → 7.183秒（60.5kg)
ホームストレート減速時間：3.228秒（70.0kg) → 3.129秒（60.5kg）
となり，この区間では 10.428秒 → 10.401秒 と，0.027秒短縮されます。
この，0.027秒をどう思われるかは皆さん次第ですが，私は非常に大きいと思います。
今回は簡単のために，直線区間だけの検討にしましたが，
コーナーリング中も基本は運動方程式に従うことになりますから，
車両重量+ドライバー重量の重量比の分だけタイムアップするということになります。
細かな計算はしていないので，大雑把ですが，美浜サーキットだと私のシルビアで
ドライバー10kgの体重差で0.1秒程度タイムアップするかもしれない？
ということになると思います。
まぁ，最終コーナーの立ち上がりでアクセルを0.1秒踏み遅れれば隠れてしまうような
違いではありますが，9.5kgの減量でも，確実にタイムには効くようです。
さて，皆さんのダイエット意欲は高まったでしょうか？（笑）
次回からは，私の体験談を軸に，
・そもそも，何で太るのか？
・ダイエット挫折経験（間違ったダイエット方法）
・食事制限はあまりせずに，運動で痩せる方法
・・・といったようなことを書いてみたいと思います。(^-^)
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ダイエット | 日記
Posted at
2016/01/22 23:42:02
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