Minskar en bils hastigheten rätlinjigt om man lägger i friläge vid en viss hastighet?

Jag kör 100 km/h och lägger i friläge på bilen. Kommer hastigheten minska i en rät linje förutsatt att friktionen är konstant? Det vill säga till exempel -1 km/h per 1 sekunder för att nå 0 km/h efter 100 sek?

Frågan ställdes 2017-04-16 av Jim, 39 år.

För att bestämma ett föremåls acceleration (dvs. hur hastigheten förändras) använder vi oss av Newtons andra lag. Den ger oss att bilens acceleration, a, bestäms av kraften F som verkar på bilen, delat på bilens massa, M, med andra ord har vi ekvationen a = F/m. Så för att hastigheten ska minska i konstant takt (en konstant acceleration) behöver både kraften som verkar på bilen, samt bilens massa vara konstant.

Om nu bilen har hastigheten 100 km/h, och vi sedan lägger i friläge (och vi har inte någon kraft från motorn längre), så är den enda kraft som verkar på bilen den friktionskraft som kommer från motståndet mellan vägen och bilens däck (F i figuren nedan). (Friktionskraften är det som gör det möjligt för bilen att ens åka framåt, för utan den skulle det vara som att åka på blankis.)

Alltså, om vi antar att friktionskraften från marken på däcken är konstant, samt att massan är konstant (där vi förmodligen kan ignorera den lilla massa som försvinner när motorn förbränner bensin under de 100 sekunderna) så är svaret ja: hastigheten kommer att minska i konstant takt. Detta kan illustreras med ett diagram där vi visar hur hastigheten förändras med tiden.

Frågan besvarades av Rebecca Lodin, doktorand i teoretisk fysik vid institutionen för fysik och astronomi.