Cum se mișcă o mașină?

Un motor e o mașinărie care transformă un fel de energie în mișcare. Benzina are energie ascunsă în ea, chimică. Bateria unei mașini electrice are energie electrică. Motorul o ia și o transformă în roți care se învârt.

Ideea e veche. Acum aproximativ 300 de ani, oamenii au construit motoare cu abur: ardeau cărbune, fierbeau apă, iar aburul împingea un piston. Cu ele au mers primele fabrici și trenuri. În 1876, germanul Nikolaus Otto a construit un motor care ardea combustibilul chiar înăuntru. Motoarele pe benzină de azi pornesc de la ideea lui.

Inima motorului e cilindrul, un fel de pahar de metal în care un piston urcă și coboară. Pistonul e legat de un ax cotit, numit arbore cotit, care transformă urcatul și coborâtul în învârtire. La fel cum picioarele tale învârt pedalele bicicletei.

Primul timp: pistonul coboară și trage în cilindru aer cu puțină benzină. Al doilea: pistonul urcă și strânge amestecul. Al treilea: bujia face o scânteie, amestecul arde brusc și împinge pistonul în jos. Doar timpul ăsta dă forță. Al patrulea: pistonul urcă și scoate gazele arse pe țeava de eșapament.

„Explozie” e un cuvânt puțin exagerat. În cilindru, amestecul arde foarte repede, în câteva miimi de secundă, iar gazele fierbinți se dilată și împing pistonul. O explozie adevărată ar strica motorul. Mecanicii numesc „detonație” o ardere scăpată de sub control și o evită.

O mașină obișnuită are 4 cilindri care lucrează pe rând. Fiecare dă o ardere la două rotații ale arborelui. La 3.000 de rotații pe minut, asta face aproximativ 6.000 de arderi pe minut.

Motorul se învârte foarte repede, dar cu forță mică. Ca să pornești din loc sau să urci un deal, ai nevoie de forță. Pe autostradă ai nevoie de viteză. Soluția sunt roțile dințate din cutia de viteze.

Când o roată dințată mică învârte una mare, cea mare merge încet, dar cu multă forță. Invers, merge repede, dar slab. Ai simțit asta pe bicicletă: pe deal pui o treaptă ușoară, pedalezi des și mergi încet. Pe drum drept pui una grea și mergi repede.

Motorul electric e mult mai simplu. N-are arderi, n-are benzină, n-are eșapament. Are magneți și bobine de sârmă. Când trece curent printr-o bobină, ea devine magnet. Magneții se atrag și se resping.

Dacă schimbi la momentul potrivit direcția curentului, partea care se rotește fuge mereu după magnetul din față, fără să-l prindă. Când o mașină electrică frânează, motorul poate lucra invers, ca generator, și reîncarcă puțin bateria. Asta se numește frânare regenerativă.

De ce e fierbinte motorul pe benzină? Pentru că cea mai mare parte din energia benzinei se transformă în căldură, nu în mișcare. Fizica spune că un motor termic nu poate transforma niciodată toată căldura în lucru mecanic. Motorul electric nu trece prin căldură, de aceea pierde mult mai puțin. În schimb, bateria lui e grea și trebuie încărcată.