Maximale wrijving

Als we willen berekenen wat het maximale koppel is dat het wiel nog op het wegdek kan overbrengen, moeten we kijken naar het punt waar wiel en wegdek elkaar raken. De krachten die hier in het spel zijn, zijn de zwaartekracht, normaalkracht en de wrijvingskracht.

Het is namelijk zo dat de grootte van de wrijvingskracht afhankelijk is van de normaalkracht die op het wiel wordt uitgeoefend (dit geldt voor alle wrijvingskrachten, niet alleen voor wielen, maar ook een blok hout op een helling bijvoorbeeld).

Wrijvingskracht

Het blijkt namelijk dat de maximale wrijvingskracht gelijk is aan het product van de normaalkracht en de wrijvingscoëfficient.

Fw = Fn x mu 

Deze wrijvingscoëfficient (griekse letter mu) is een getal tussen de 0 en de 1 en is afhankelijk van de materialen, de oppervlaktes en de temperaturen van de band en het wegdek (of de contactoppervlakken tussen de lichamen). 

Voor band wegdekcontact wordt over het algemeen gerekend met de volgende waardes voor mu:

• ondergrond : wrijvingdcoëfficient
• droog asfalt : 0,8
• nat asfalt : 0,6

Hoe groter de waarde van mu, des te beter is de grip op het wegdek. In dit voorbeeld gaan we uit van droog asfalt, omdat we het maximaal haalbare willen berekenen.

De maximale wrijvingskracht is nu alleen afhankelijk van de normaalkracht. Deze hangt op zijn beurt weer af van de massa van de auto en de gewichtsverdeling. Laten we aannemen dat de gewichtsverdeling van de auto voor:achter gelijk is aan 60:40 (er staat dus 60% van het totaalgewicht van de auto op de voorwielen). Voor de duidelijkheid zullen we de maximale wrijving per wiel berekenen. Het gewicht van de auto is gelijk aan de massa maal de valversnelling (G = 9,81 m/s^2). Fg is dus per voorwiel:

Fg = (900 x 9,81 x 0,6)/2 = 2648,7 N

Per achterwiel:

Fgachter = (900 x 9,81 x 0,4)/2 = 1765,8 N

De maximale wrijvingskracht per voorwiel is nu:

Fw = Fn x mu = Fg x mu = 2548,7 x 0,8 = 2038,96 N