Автомобиль движется по неровной дороге на которой расстояние между: Автомобиль движется по неровной дороге, на которой расстояние между буграми

При какой скорости автомобиля его колебания в вертикальной плоскости станут заметны? Физика, 11 класс, параграф 18-26, 5 задача. Мякишев и Буховцев

При какой скорости автомобиля его колебания в вертикальной плоскости станут заметны? Физика, 11 класс, параграф 18-26, 5 задача. Мякишев и Буховцев – Рамблер/класс

Интересные вопросы

Школа

Подскажите, как бороться с грубым отношением одноклассников к моему ребенку?

Новости

Поделитесь, сколько вы потратили на подготовку ребенка к учебному году?

Школа

Объясните, это правда, что родители теперь будут информироваться о снижении успеваемости в школе?

Школа

Когда в 2018 году намечено проведение основного периода ЕГЭ?

Новости

Будет ли как-то улучшаться система проверки и организации итоговых сочинений?

Вузы

Подскажите, почему закрыли прием в Московский институт телевидения и радиовещания «Останкино»?

Всем привет. И снова требуются ваши мозги)
Автомобиль движется по неровной дороге, на которой расстояние между буграми приблизительно равно 8 м.
Дано:
l = 8 м

υ — ?
Решение:
Фактически нужно определить, при какой скорости наступит явление резонанса:

Ответ: υ = 5,3 м/с

еще ответы

ваш ответ

Можно ввести 4000 cимволов

отправить

дежурный

Нажимая кнопку «отправить», вы принимаете условия  пользовательского соглашения

похожие темы

Юмор

Олимпиады

ЕГЭ

Компьютерные игры

похожие вопросы 5

Какой высоты должно быть плоское зеркало Физика 11 класс Мякишев Г.Я. 52-8

Ребята подскажите кто сможет:
Какой высоты должно быть плоское зеркало, висящее вертикально, чтобы человек, рост которого Н, видел (Подробнее…)

ГДЗ11 классФизикаМякишев Г.Я.

ГДЗ Тема 21 Физика 7-9 класс А.В.Перышкин Задание №476 Изобразите силы, действующие на тело.

Привет всем! Нужен ваш совет, как отвечать…
Изобразите силы, действующие на тело, когда оно плавает на поверхности жидкости. (Подробнее…)

ГДЗФизикаПерышкин А.В.Школа7 класс

Какой был проходной балл в вузы в 2017 году?

Какой был средний балл ЕГЭ поступивших в российские вузы на бюджет в этом году? (Подробнее. ..)

Поступление11 классЕГЭНовости

16. Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых)… Цыбулько И. П. Русский язык ЕГЭ-2017 ГДЗ. Вариант 13.

16.
Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых)
в предложении должна(-ы) стоять запятая(-ые). (Подробнее…)

ГДЗЕГЭРусский языкЦыбулько И.П.

ЕГЭ-2017 Цыбулько И. П. Русский язык ГДЗ. Вариант 13. 18. Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых)…

18.
Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых)
в предложении должна(-ы) стоять запятая(-ые). (Подробнее…)

ГДЗЕГЭРусский языкЦыбулько И.П.

Решение практических заданий в рамках изучения физики для профессии 35.01.13 «Тракторист-машинист сельскохозяйственного производства» — Информио

Обмен опытом

Публикации

Методические разработки

Материалы конференции

Работы СНО

Персоналии

См. также:


Уважаемые коллеги. Размещение авторского материала на страницах электронного справочника «Информио» является бесплатным. Для получения бесплатного свидетельства необходимо оформить заявку

Положение о размещении авторского материала

Размещение информации


12.10.2015
2334

3949

Тимофеев Дмитрий Владимирович, преподаватель


Аннинский аграрно-промышленный техникум

Тема: Решение заданий профессиональной направленности в рамках изучения физики.

Цели работы:

  • выявить взаимосвязь учебной дисциплины физика с особенностями профессиональной деятельности, в основе которой лежат знания по физике;
  • понимать взаимосвязь учебной дисциплины с особенностями профессии и профессиональной деятельности, в основе которых лежат знания по данной учебной дисциплине;
  • применять физические закономерности к будущей профессии.

Теоретическое обоснование

Профессия «Тракторист-машинист сельскохозяйственного производства» тесно связана с дисциплиной «Физика», начиная от физических принципов устройства трактора и заканчивая технологическими процессами и инструментами.  В процессе освоения данной профессией обучающиеся овладевают знаниями по техническому обслуживанию и ремонту тракторов, комбайнов сельскохозяйственных машин, механизмов, установок, приспособлений и другого оборудования сельскохозяйственного назначения. В число компетенций выпускника техникума входят умение осуществлять технический контроль при хранении, эксплуатации тракторов, разрабатывать технологические процессы ремонта узлов и деталей, использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности, организовывать работу первичных трудовых коллективов, управление автотранспортными средствами.

Физика в профессии тракториста

Источники электричества в сельскохозяйственной технике – это физика. Аккумуляторная батарея трактора обеспечивает снабжение электрическим током его потребителей при неработающем двигателе, а также при его работе на небольших оборотах. Электрическая энергия аккумулятора преобразуется в стартере во вращательную механическую энергию.

Генератор – является источником электроэнергии, обеспечивающим работу электрооборудования трактора. Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Одной из функций генератора является подзарядка аккумуляторной батареи при работающем двигателе. В электрическую цепь генератор включается параллельно аккумуляторной батарее.

Стартер – предназначен для запуска двигателя трактора. Состоит из трех частей: электродвигателя постоянного тока, втягивающего реле и приводной шестерни с обгонной муфтой.

Двигатель внутреннего сгорания  —  самый важный элемент любого трактора, который приводит в движение транспортное средство, т.е. преобразует внутреннюю энергию в механическую. С движениями поршней в двигателе, жестко связаны топливная система, система смазки, система охлаждения и система зажигания автомобиля. Все эти системы с момента начала движения поршней начинают синхронно работать, выполняя каждая свою задачу.

Гидравлическая навесная система – связывающее звено между трактором и агрегатируемой сельскохозяйственной машиной. Она служит для управления навесным, полунавесным и гидрофицированными прицепными машинами и транспортными прицепами, состоит из гидравлического привода и механизма задней навески, который предназначен для присоединения машин к трактору.

Гидравлический насос предназначен для создания в гидросистеме потока масла под давлением, необходимым для подъёма навешенной на трактор сельскохозяйственной машины, либо приведение в движение гидрофицированного органа прицепной машины.

Тракторные фары  представляют собой источник света, зеркальный отражатель (рефлектор), формирующий световой пучок и рассеиватель, который производит распределение светового потока в горизонтальной плоскости.

Давление в шинах влияет на управление трактора. Оно должно быть не слишком высокое и не слишком низкое. Для измерения давления воздуха в шинах существуют манометры различных типов: стрелочные (принцип работы — манометрическая пружина), механические (принцип работы — цилиндрическая пружина) и современные электронные с цифровым дисплеем.

Задания для самостоятельной работы

  1. Прошел дождь, а двум трактористам на колесных тракторах нужно срочно прибыть на полевой стан. Перед отправлением один из трактористов уменьшил давление воздуха в задних баллонах. Правильно ли он поступил?
  2. Как нужно устанавливать тракторный стогометатель во время ветряной погоды: против ветра или навстречу ему?
  3. Известно, что при транспортировке грузов трактор трогает с места первой передачей, затем переключает ее на вторую. Объясните необходимость такого переключения.
  4. Когда вероятность опрокидывания трактора с навесными орудиями больше: в момент подъема орудия или когда они находятся в транспортном положении?
  5. Известно, что к тракторам, работающим с навесными орудиями, придаются противовесы. В каких случаях и для чего их используют?
  6. Когда вероятность опрокидывания автомобиля (трактора) больше во время поворота при новых или при старых шинах?
  7. Может ли засорение отверстия в крышке топливного бака стать причиной прекращения подачи топлива в систему питания двигателя?
  8. Какая из машин скорее начнет буксовать на грунтовой дороге во время дождя: трактор или автомобиль?
  9. Почему во время работы двигателей внутреннего сгорания температура воды в радиаторах повышается?
  10. Почему в двигателях периодически заменяют кольца и даже поршни?
  11. Какой клапан чаще заменяют: впускной или выпускной? Объясните необходимость такой замены.
  12. Почему в систему охлаждения теплового двигателя не следует заливать жесткую воду?
  13. Почему мощность двигателя при наличии глушителя уменьшается?
  14. Изменится ли расход масла в двигателе при повышении его температуры?
  15. Чем объяснить, что двигатели в зимнее время запускать труднее, чем летом? Ведь с понижением температуры зазоры между поршнем и стенками цилиндров уменьшаются и, казалось бы, запуск должен быть легче?
  16. Как путем нагрева можно узнать о наличии воды в смазочных материалах?.
  17. Тракториста застала сильная гроза. Стоит ли ему оставаться в кабинете трактора или лучше от него отойти?
  18. В кабине бензовоза имеется надпись: «При наливе и сливе горючего обязательно включите заземление». Почему следует выполнять это требование?
  19. Два учащихся поспорили: один утверждает, что для жизни человека опасно напряжение, а другой — сила тока. Кто из них прав?
  20. Когда стартер быстрее заводится — летом или зимой? Объясните почему?
  21. Автомобиль движется по неровной дороге, на которой расстояние между буграми равно приблизительно 8 м. Период свободных колебаний автомобиля на рессорах 1,5 с. При какой скорости автомобиля его колебания в вертикальной плоскости станут особенно заметными?
  22. Во время жары листья и цветы многих растений сворачиваются, а затем вновь «оживают». Чем объяснить это явление?
  23. С какой целью весной после посева почву уплотняют?
  24. Мощность тракторного стартера 5,9 кВт. Какой ток проходит через стартер во время запуска, если напряжение на его клеммах 12 В?
  25. Синоптики сообщили: «На Северном Кавказе идут дожди, а на Нижней Волге дуют сильные ветры, переходящие в сильные бури». Объясните высказывание синоптиков
  26. Какая из почв лучше для посевов — комковая или пылеобразная? Почему?
  27. В какой период года, глубина культивации почвы должна быть больше в засушливый или сырой?
  28. Давление в каждом из четырех шин автомобиля 0,2 мПа. Каков вес автомобиля, если площадь соприкосновения шины с грунтом 500 см2?
  29. Какие посевы промерзают быстрее: во влажной почве или сухой?
  30. Почему при недостаточном количестве влаги листья растений желтеют?

Литература

  1. Рымкевич А.П.Задачник. Физика 10-11 классы. Издание: М.: Дрофа; 2006 год.
  2. Степанова Г.Н. Сборник задач по физике. М.: Дрофа; 2006 год.
  3. Кашина С.И. Сезонов Ю.И. Сборник задач по физике. М., 2010 год.


Расскажите друзьям:





Назад к списку

Физика разгона автомобилей

Может показаться, что это не так уж и много, но превышение скорости даже на несколько километров в час значительно увеличивает риск аварии.

Многие из нас немного жульничают за рулем. Мы рассчитываем, что, хотя ограничение скорости составляет 60 км/ч, полиция не остановит нас, если мы сядем на 65. Поэтому мы с радостью позволяем спидометру колебаться чуть выше ограничения скорости, не подозревая, что тем самым мы значительно увеличиваем наши шансы. сбоя.

Используя данные реальных дорожно-транспортных происшествий, ученые из Университета Аделаиды оценили относительный риск попадания автомобиля в аварию с человеческими жертвами (автокатастрофы, в которых люди погибают или госпитализируются) для автомобилей, движущихся со скоростью 60 км/ч или выше. . Они обнаружили, что риск примерно удваивается на каждые 5 км/ч выше 60 км/ч. Таким образом, автомобиль, движущийся со скоростью 65 км/ч, в два раза чаще попадает в аварию с пострадавшим, чем автомобиль, движущийся со скоростью 60 км/ч. Для автомобиля, движущегося со скоростью 70 км/ч, риск увеличивается в четыре раза. Можно ожидать, что при скоростях ниже 60 км/ч вероятность аварии со смертельным исходом будет соответственно снижена.

Калькулятор тормозного пути

Небольшие условия могут сильно повлиять на время, необходимое для остановки автомобиля, например, если вы едете на несколько км/ч медленнее или проявляете бдительность на дороге.

Интерактивный

Начальная скорость

? км/ч

Время реакции

? сек

Скорость замедления

? м/с 2

 

метра
проехал до остановки автомобиля

 

метра
пройдено до полного срабатывания тормозов

 

 

метра пройдено до остановки автомобиля

метра пройдено до полного торможения

 

Физика, которая движет вами

Время реакции

Одной из причин повышенного риска является время реакции — время, которое проходит между восприятием опасности и реакцией на нее. Рассмотрим этот пример. По одной и той же дороге едут два автомобиля одинакового веса и тормозной способности. Автомобиль 1, движущийся со скоростью 65 км/ч, догоняет автомобиль 2, движущийся со скоростью 60 км/ч. Ребенок на велосипеде — назовем его Сэм — выезжает из подъездной дорожки как раз в тот момент, когда две машины стоят бок о бок. Оба водителя видят ребенка одновременно, и им требуется 1,5 секунды, прежде чем они полностью затормозят. За эти несколько мгновений автомобиль 1 проезжает 27,1 метра, а автомобиль 2 — 25,0 метра.

Разница в 2,1 метра может показаться относительно небольшой, но в сочетании с другими факторами она может означать для Сэма разницу между жизнью и смертью.

Цифра 1,5 секунды — это время реакции среднестатистического водителя. Водителю, который отвлекся, например, слушая громкую музыку, разговаривая по мобильному телефону или выпив, может потребоваться до 3 секунд, чтобы отреагировать.

Тормозной путь

Тормозной путь (расстояние, которое проходит автомобиль перед остановкой при включенном тормозе) зависит от ряда переменных. Уклон или уклон проезжей части имеет важное значение — автомобиль остановится быстрее, если он едет в гору, потому что гравитация помогает. Сопротивление трению между дорогой и шинами автомобиля также важно — автомобиль с новыми шинами на сухой дороге с меньшей вероятностью будет скользить и остановится быстрее, чем автомобиль с изношенными шинами на мокрой дороге. Если уклон и сопротивление трению равны, то фактором, оказывающим наибольшее влияние на тормозной путь, является начальная скорость. 9{2} / 2a$$

Из этого видно, что тормозной путь пропорционален квадрату скорости, а это означает, что он значительно увеличивается с увеличением скорости. Если мы предположим, что а равно 10 метрам в секунду в секунду, и предположим, что дорога ровная и тормозные системы двух автомобилей одинаково эффективны, мы теперь можем рассчитать тормозной путь для автомобилей 1 и 2 в нашем примере. Для вагона 1 d = 16,3 метра, а для вагона 2 d = 13,9 метра.

Если добавить к тормозному пути путь реакции, то тормозной путь для автомобиля 1 составит 27,1 + 16,3 = 43,4 метра. Для автомобиля 2 тормозной путь равен 25 + 13,9.{2} — 2ad} = 8,2\mbox{ }метров\mbox{ }на\mbox{ }секунд $$

(где d = 40 метров минус расстояние реакции 27,1 метра = 12,9 метра).

Таким образом, столкновение происходит на скорости около 30 километров в час, вероятно, достаточно быстро, чтобы убить Сэма. Если бы начальная скорость автомобиля составляла 70 километров в час, скорость удара составила бы 45 километров в час, чего более чем достаточно, чтобы убить.

В этих расчетах предполагается, что у водителя среднее время реакции. Если водитель отвлечен и его время реакции больше среднего, то он или она может ударить Сэма, вообще не задействовав тормоза.

Столкновение с пешеходом

Так как пешеход, Сэм, намного легче автомобиля, он мало влияет на его скорость. Однако машина очень быстро увеличивает скорость Сэма с нуля до скорости удара автомобиля. Время, затраченное на это, примерно равно времени, за которое машина проезжает расстояние, равное толщине Сэма, т. е. около 20 сантиметров. Скорость удара автомобиля 1 в нашем примере составляет около 8,2 метра в секунду, поэтому удар длится всего около 0,024 секунды. Сэм должен разогнаться со скоростью примерно 320 метров в секунду в секунду за это короткое время. Если Сэм весит 50 кг, то требуемая сила является произведением его массы и его ускорения — около 16 000 ньютонов или около 1,6 тонны веса.

Поскольку сила удара по Сэму зависит от скорости удара, деленной на время удара, она увеличивается пропорционально квадрату скорости удара. Скорость удара, как мы видели выше, быстро возрастает по мере увеличения скорости движения, потому что тормоза не в состоянии вовремя остановить автомобиль.

После того, как автомобиль сбил пешехода, вероятность серьезной травмы или смерти сильно зависит от скорости удара. Снижение скорости удара с 60 до 50 километров в час почти вдвое снижает вероятность смерти, но относительно мало влияет на вероятность травм, которая остается близкой к 100 процентам. Снижение скорости до 40 километров в час, как в школьных зонах, снижает вероятность смерти в 4 раза по сравнению с 60 километрами в час, и, конечно же, резко снижается вероятность столкновения.

Современные автомобили с низким обтекаемым капотом более удобны для пешеходов, чем вертикальные конструкции, например, в полноприводных автомобилях, поскольку пешехода подбрасывает вверх к ветровому стеклу с соответствующим замедлением удара. Автомобили с защитными дугами особенно недружелюбны по отношению к пешеходам и другим транспортным средствам, поскольку они предназначены для защиты своих пассажиров без особого внимания к другим.

Столкновение с крупным объектом

Если вместо наезда на пешехода автомобиль ударяется о дерево, кирпичную стену или какой-либо другой тяжелый предмет, то энергия движения автомобиля (кинетическая энергия) вся рассеивается при ударе кузова автомобиля сгибается и ломается. Поскольку кинетическая энергия (E) определяется как 9{2}$$

увеличивается пропорционально квадрату скорости удара. Вождение очень тяжелого транспортного средства не сильно уменьшает эффект удара, потому что, хотя есть больше металла, чтобы поглотить энергию удара, также больше энергии, которая должна быть поглощена.

Меньший контроль

На более высоких скоростях автомобилями становится труднее маневрировать, что частично объясняется Первым законом движения Ньютона . Это означает, что если результирующая сила, действующая на объект, равна нулю, то объект либо останется в покое, либо продолжит двигаться по прямой линии без изменения скорости. Это сопротивление объекта изменению его состояния покоя или движения называется
инерция

ГЛОССАРИЙ
инерция сопротивление любого физического объекта любому изменению его состояния движения, включая изменения его скорости и направления. Это тенденция объектов продолжать двигаться по прямой линии с постоянной скоростью.

. Именно инерция заставит вас двигаться, когда машина, в которой вы находитесь, внезапно остановится (если только вы не пристегнуты ремнем безопасности).

Чтобы противодействовать инерции при движении по повороту дороги, нам нужно приложить усилие, что мы делаем, поворачивая руль, чтобы изменить направление шин. Это заставляет автомобиль отклоняться от прямой линии, по которой он движется, и проходить поворот. Сила между шинами и дорогой увеличивается с увеличением скорости и резкости поворота (сила = масса × скорость в квадрате, деленная на радиус поворота), увеличивая вероятность неконтролируемого заноса. Высокая скорость также увеличивает вероятность ошибки водителя, вызванной избыточной или недостаточной поворачиваемостью (слишком сильно поворачивая руль, тем самым «срезая угол», или недостаточно далеко, чтобы автомобиль ударился о внешнюю обочину дороги).

Убийственная скорость

Все эти факторы показывают, что риск попасть в аварию с человеческими жертвами резко возрастает с увеличением скорости. В упомянутом выше исследовании Университета Аделаиды это, безусловно, верно для зон, где ограничение скорости составляет 60 километров в час: риск удваивается с каждыми 5 километрами в час превышения ограничения скорости. Соответствующее снижение следует ожидать в зонах с более низкими ограничениями скорости.

Источник: RiAus на YouTube. Посмотреть детали видео и расшифровку.

Вы выбираете свою скорость, но физика решает, будете ли вы жить или умрете.
Рекламный ролик TAC по безопасности дорожного движения

Заключение

Стоит ли риск? В нашем гипотетическом случае водитель Вагона 2, двигавшийся с максимальной скоростью, бы сильно напугался, но не более того. Водителю автомобиля 1, который превышал лимит всего на 5 километров в час, не так повезло: независимо от того, был ли Сэм жив или умер, водителю предстояло судебное разбирательство, возможный тюремный срок и чувство вины на всю жизнь.

См. нашу инфографику о дорожной статистике Австралии.

Физика остановки автомобиля

Тормозной путь

Вопрос: если автомобилю, движущемуся со скоростью 20 миль в час (миль в час), требуется 20 футов, чтобы остановиться, какое расстояние требуется для скорости 40 миль в час?

  1. 10 футов.
  2. 20 футов.
  3. 40 футов.
  4. 80 футов.

    5. 92
    \end{уравнение}

    Где:

    • $E_k$ = Кинетическая энергия, джоули
    • $m$ = Масса, кг
    • $v$ = скорость, м/с

Оказывается, тормозной путь автомобиля пропорционален его кинетической энергии. Энергия рассеивается в виде тепла в тормозах, шинах и дорожном покрытии — чем больше энергии, тем больше тормозной путь. Это объясняет, почему тормозной путь увеличивается пропорционально квадрату скорости автомобиля .

Уравнение тормозного пути

Мы можем использовать идею кинетической энергии и знание времени реакции водителя, чтобы написать уравнение, которое предсказывает тормозной путь автомобиля («тормозной» путь представляет собой сумму реакции и тормозного пути). 2} {b}
\end{уравнение}

Где:

  • $d$ = Общий тормозной путь (реакция + торможение), м.
  • $v$ = скорость автомобиля, км/ч.
  • $r$ = время реакции водителя, сек.
  • $b$ = коэффициент коэффициента торможения.

Примечания:

  • Левая часть уравнения ($r v \frac{10}{36}$) преобразует время реакции водителя в расстояние, пройденное за это время.

    • 92}{b}$) вычисляет тормозной путь, применяя коэффициент коэффициента торможения ($b$) к квадрату скорости автомобиля. Предполагая, что дорожное покрытие сухое, ровное, типичное значение $b$ будет равно 170, но это эмпирический коэффициент — он получен из полевых измерений.

  • Это уравнение можно переписать для неметрических единиц измерения, но проще и надежнее преобразовать его аргументы и результаты в/из метрических единиц:
    • Чтобы преобразовать входную скорость из миль в час (MPH) в KPH, умножьте на 1,6092}{b}$).

Таблицы тормозного пути

Вот таблицы типичных значений, полученных с помощью приведенного выше уравнения, которые полностью согласуются с данными, опубликованными организациями общественной безопасности.

  • Метрические единицы: (км/ч, метры):

  • Имперские единицы (MPH, футы):

В этих таблицах предполагается сухое ровное дорожное покрытие и время реакции водителя 1,5 секунды. Оказывается, в широких пределах и из-за физики трения шин размер шин и их нагрузка (от массы транспортного средства) существенно не меняют результат для большинства транспортных средств (подробности ниже в разделе «Распространенные заблуждения»). ), поэтому приведенные выше таблицы обеспечивают достаточно точные прогнозы тормозного пути, но приведенное ранее уравнение является более гибким и полезным, чем эти таблицы.

Калькулятор

Этот калькулятор предоставляет результаты для введенной пользователем скорости, времени реакции водителя и коэффициентов торможения. Выберите единицы ввода и вывода и введите значения в этих единицах.

Записи
Скорость: км/ч миль в час
Время реакции: Секунды
Коэффициент торможения: Эмпирический
Результаты
Расстояние реакции: Метры Ноги
Тормозной путь:
Реакция+тормозной путь:

Распространенные заблуждения

Масса автомобиля

При фиксированном размере шин и в разумных пределах увеличение массы автомобиля не должно увеличивать его тормозной путь. Причина в том, что шины более тяжелого автомобиля воздействуют на дорогу с большей силой — эффективность торможения определяется сочетанием площади поверхности и силы. Повышенная инерция более тяжелого транспортного средства уравновешивается его повышенной поверхностной силой.

Площадь поверхности шины

На первый взгляд может показаться, что увеличение размера и площади контакта шины с дорогой должно улучшить ее тормозные характеристики — в конце концов, с дорогой соприкасается больше резины. Но, как оказалось, для данной массы автомобиля каждый квадратный метр поверхности большей шины давит на дорогу с меньшей силой, и (как объяснялось выше) эффективность торможения является результатом комбинации площади поверхности и силы. Вот почему мы не видим гигантских шин на автомобилях водителей, заботящихся о безопасности — это просто не работает.

Двигаясь в другом направлении, если мы сделаем шины слишком маленькими, энергия торможения расплавит их поверхности, что снизит их эффективность. Кроме того, маленькие шины имеют тенденцию к более быстрому износу при нормальной эксплуатации, поэтому существует более низкий практический предел размера шин.

Тормозной путь грузовика

Операторы больших грузовиков часто заявляют, что у большого грузовика должен быть больший тормозной путь, потому что для остановки большей массы требуется большее расстояние. Это неверно, и я собираюсь доказать это ниже. Как только вы прочтете доказательство, вы поймете, что аргумент о тормозном пути большого грузовика не имеет смысла. Вот так:

Представьте себе внедорожник весом четыре тонны с четырьмя шинами. Его тормозной путь можно точно предсказать, используя приведенное ранее уравнение тормозного пути.

Сравните внедорожник с большим грузовиком, который весит 20 тонн и имеет 20 шин. Сможет ли этот большой тяжелый грузовик — в пять раз массивнее внедорожника — остановиться на том же расстоянии? Да, должно быть так — читайте дальше.

 

А теперь представьте пять четырехтонных внедорожников, едущих близко друг к другу, почти соприкасаясь. Если они все одновременно задействуют тормоза, каждый внедорожник остановится на том же расстоянии, что и при разделении * .

 

Теперь представьте, что пять внедорожников соединены между собой металлическими стержнями, так что они становятся одним транспортным средством — транспортным средством, которое весит 20 тонн и имеет 20 шин. Что изменилось? Каждый водитель применяет свои тормоза одинаковым образом, поэтому объединенная группа внедорожников останавливается на том же расстоянии, что и отдельные внедорожники, когда они разделены.

В результате соединения пять отдельных четырехтонных внедорожников стали транспортным средством, которое весит 20 тонн, имеет 20 шин и останавливается на том же расстоянии, что и один внедорожник .

К.Э.Д. *

Это правда, что в современных реалиях большие грузовики требуют большего тормозного пути, чем маленькие автомобили, но причина этого в экономике, а не в физике. В принципе, большие грузовики можно было бы спроектировать так, чтобы они останавливались на том же расстоянии, что и маленькие автомобили, если бы мы хотели заплатить за инженерные усовершенствования.

Заключение

Вот основные выводы этой статьи:

  • Тормозной путь автомобиля увеличивается пропорционально квадрату его скорости (без учета времени реакции). В два раза быстрее, в четыре раза больше тормозного пути.
  • Тяжелые автомобили с надлежащими тормозами должны останавливаться на том же расстоянии, что и легковые автомобили , потому что шины большегрузного автомобиля либо более многочисленны, либо с большей силой прижимаются к дороге.

Обычно незнание физики и математики только неудобно, но при проблемах с остановкой автомобиля это может привести к гибели.

Обратная связь с читателем

Тормозной путь для грузовиков | Тормозной путь автомобиля в неблагоприятных условиях | Тормозной путь на склоне | Тормозной путь без тормозов | Пологий рельеф, мокрый асфальт, листья на дороге — Помогите! | Тормозной путь тягача с прицепом

Расстояние для остановки грузовика

Спасибо за ваше объяснение характеристик торможения автомобиля. Было интересно читать. Однако хочу опровергнуть ваше утверждение, что «большие грузовики» останавливаются на том же расстоянии, что и внедорожник.

Я с нетерпением жду опровержения, которое понимает и признает лежащую в основе физику.

Ваше сравнение: (Сравните внедорожник с большим грузовиком, который весит 20 тонн и имеет 20 шин. Может ли этот большой, тяжелый грузовик — в пять раз массивнее внедорожника — остановиться на том же расстоянии? Да, так и должно быть — читайте дальше .)

Американский коммерческий грузовой автомобиль (также известный как тягач с прицепом) — это транспортное средство с комбинированной максимальной полной массой 80 000 фунтов. Обычно они загружаются до полной массы 50 000–70 000 фунтов. Существуют специальные разрешения, которые можно получить для превышения этого веса с немодифицированным оборудованием. Вес грузовика и прицепа может значительно различаться. Тормозные системы обычно настраиваются так, чтобы они были наиболее эффективными при среднем значении. Кроме того, в своем утверждении вы указываете, что у коммерческого грузовика 20 шин на земле. На самом деле, у большинства их всего 18.

Да, и каждая из этих 18 шин давит на тротуар с пропорционально большей силой, чем одна с 20 шинами, поэтому, если у грузовика адекватные тормоза, тормозной путь такой же.

Если грузовик загружен легким или пустым, грузовик будет склонен к более легкому разрыву сцепления с дорогой и вызовет остановку на большом расстоянии.

Подождите… так вы говорите, что если грузовик слегка загружен, ему требуется больше тормозного пути, а не меньше? Наверняка вы видите противоречие в своем утверждении — что если грузовик тяжело нагружен, ему нужно больше пути для остановки, а если он мало нагружен, то ему также требуется больше времени для остановки?

Если грузовик загружен тяжелее, чем установленный уровень, для рассеяния большей энергии потребуется больше времени.

Нет, более высокая кинетическая энергия рассеивается на том же расстоянии, потому что давление шин на асфальт пропорционально больше — по пути грузовика выделяется больше тепла, но тормозной путь тот же. Все дело в физике — если тормозная система правильно спроектирована и шины не плавятся при больших нагрузках, то тормозной путь на сухом ровном асфальте одинаков. В своей статье я подчеркиваю это с некоторым количеством внедорожников N, но если вы предпочитаете, я могу добавить внедорожники, чтобы они были равны массе любого мыслимого грузовика с любым количеством колес.

Вот вывод: если увеличить массу автомобиля с тем же количеством шин, каждая шина давит на дорогу с большей силой, поэтому тормозной путь остается прежним. Если вы уменьшите массу автомобиля, шины будут давить с меньшей силой, поэтому тормозной путь останется прежним. Чтобы узнать о лежащих в основе физике и математике, см. мой справочный список внизу этого сообщения.

Таким образом, сравнения транспортных средств — это не яблоки с яблоками.

Если бы вы поняли ключевые моменты моей статьи, вы бы поняли, что для правильно спроектированных тормозов, шин соответствующего размера и одинаковой поверхности всем транспортным средствам требуется одинаковый тормозной путь.

По сути, ваши 5 внедорожников буксируют один дополнительный внедорожник без пары колес и пытаются остановиться на том же расстоянии.

Подумайте о том, что вы говорите. Если я удвою количество внедорожников в моем примере, тормозной путь останется прежним. Если вместо этого я нагружу каждый внедорожник большей массой, их шины будут давить на тротуар с большей силой, поэтому они остановятся на одном и том же расстоянии.

Ссылка: Зависит ли тормозной путь автомобиля от веса автомобиля? (ResearchGate)

Цитата: «Приведенное выше уравнение показывает, что тормозной путь не зависит от массы транспортного средства».

Ссылка: Тормозной путь для автомобилей (HyperPhysics)

Цитата: «Обратите внимание, что это [уравнение] подразумевает, что тормозной путь не зависит от массы автомобиля».

И так далее, сотни ссылок. Ты же не думаешь, что я это выдумал? Это было бы невероятно безответственно, и я мог бы нести ответственность за последствия.

Надеюсь, это поможет, и спасибо, что написали.

Тормозной путь автомобиля в неблагоприятных условиях

Спасибо за такое четкое объяснение тормозного пути. Это определенно информирует мое письмо.

Известны ли общие дополнительные факторы, которые могут быть учтены в случае дождя или снега во время вождения? Конечно, существует большое количество переменных, которые не могут быть легко сведены в таблицы вне условий тестирования. Я пытаюсь выяснить, есть ли общее правило, которое можно было бы предложить об остановке в определенных условиях.

Пример. Если среднему автомобилю требуется около 200 футов для остановки на чистом, ровном, сухом асфальте с использованием средней тормозной силы, можем ли мы установить следствие, которое в целом описывает тормозной путь для других условий, таких как «Из-за переменных XYZ, вождение во влажных условиях требуется в 1,8 раза больше тормозного пути, чем в сухих»?

Надежно это сделать невозможно. Рассмотрим переменные:

  • Пресловутая комбинация гравийной поверхности и антиблокировочной системы тормозов, последняя из которых будет скользить по гравию и почти не будет прикладывать тормозного усилия, ошибочно посчитав, что сцепление с дорогой потеряно. Это сочетание факторов нужно испытать, чтобы поверить.
  • Дождь первого сезона на асфальте, покрытом масляными отложениями прошлого сезона.
  • Новый снег поверх слоя старого снега. Когда это происходит на крутой местности, это приводит к сходу лавин. Когда это происходит на дорогах, возникает ложное чувство безопасности, потому что верхний слой снега выглядит свежим и податливым, но под ним скрывается скользкая поверхность.
  • Черный лед, очень опасный и часто появляющийся, когда температура воздуха намного выше точки замерзания, потому что тротуар излучает свое тепло прямо в космос, не обращая внимания на температуру промежуточного воздуха (в физике излучение намного эффективнее конвекции).
  • Неровные поверхности с пятнами воды и эффектом аквапланирования.

Нет, эти и другие условия означают, что нельзя с уверенностью сказать, каким будет тормозной путь на любой другой поверхности, кроме сухого, ровного покрытия.

Тормозной путь на склоне

Спасибо за информацию о механике тормозного пути для среднего автомобиля на «ровной» поверхности, сухом покрытии, шинах среднего состояния и т.д. Но… как изменится математика/физика, если поверхность не ровная, а имеет склон? Скажем 10%. Масса автомобиля не изменилась. А силы трения?

Во-первых, для наклона s выражается в процентах, угол в градусах равен тангенсу -1 ( s / 100), поэтому для наклона 10% это 5,71 градуса — назовем это θ.

Вертикальная составляющая массы (которая давит на шины и дорожное покрытие) в среднем составляет м cos(θ) ( м = масса транспортного средства), поэтому для случая уклона 10 % эффективная масса трения составляет 99,5% массы уровня. Но инерционная масса транспортного средства (препятствующая изменению скорости) остается неизменной. Поэтому у нас уже есть фактор в вертикальном измерении, который работает против эффективного стопа.

К этому добавляется эффект наклона. Сила, пропорциональная м sin(θ), добавляется к силам, действующим на автомобиль и его шины, или вычитается из них. Для 5,71 градуса это примерно равно 0,1 м . Таким образом, для направления вниз эффективный тормозной путь только за счет этого фактора увеличивается на 10%. Подчеркну, что этот фактор нельзя оценить независимо от предшествующего фактора («вертикальной составляющей»), который приводит к уменьшению эффективной тормозной массы автомобиля, но без изменения его инерционной массы.

Говоря более формально, для промежуточных углов между 0 и 90 градусами математика становится очень сложной, поскольку она также зависит от поведения подвески автомобиля и его центра масс. Приведенные выше уравнения применимы только — и только приблизительно — для углов, близких к нулю.

Все вышеизложенное становится практически невыполнимым, если мы попытаемся рассчитать удельное воздействие на четыре отдельные шины для автомобиля с высоким центром масс (шины, находящиеся ближе к центру масс, получают большую нагрузку, те, которые находятся дальше от центра масс, получают большую нагрузку). меньше).

Дойдя до крайности, если транспортное средство находится в свободном падении (в вакууме), вымышленных сил нет, поэтому в этот момент оно полностью исключается из уравнения, верно?

Да. В этот момент это классический объект, падающий по баллистической траектории, без тормозной силы. Интересно, что в среде с меньшим гравитационным ускорением, такой как Луна, массы могут быть легче подняты против силы тяжести, но они имеют одинаковую инерцию, поэтому для перемещения объекта (приложения ускорения) на ровной поверхности без трения требуется такое же количество силы. как на земле. Астронавтам Аполлона оказалось на удивление трудно приспособиться к гораздо меньшей гравитационной массе, но той же инерционной массе — некоторые просто падали.

Так как же меняется физика при наклоне в 10%?

Как указано выше. В общем, простого ответа нет. После вычисления вышеприведенного тестового примера я бы не стал делать окончательное заявление об этом. Рассмотрим транспортное средство с тяжелым верхом или транспортное средство, которое наклонено в сторону, а также движется вверх или вниз по склону — это помешало бы любой реалистичной предварительной оценке тормозного пути.

Тормозной путь без тормозов

При скорости 300 миль в час, сколько времени потребуется, чтобы остановиться без тормозов? Я подумываю построить 1/4-мильную полосу сопротивления, которая может безопасно выдерживать любую скорость, поэтому я пытаюсь вычислить без тормозов расстояние, которое потребуется, чтобы остановиться на скорости 300 миль в час.

Без тормозов? Вы упустили важную информацию. Если я представлю идеальную машину с нейтральной коробкой передач, идеальными подшипниками и гоночной трассой на Луне (или где-либо еще без сопротивления воздуха), машина будет никогда не останавливайся . Это , а не , jamais, noch nie, numquam . Это будет продолжаться вечно.

Вы должны понимать, что у движущегося автомобиля есть кинетическая энергия, и чтобы автомобиль замедлился, эта энергия должна быть преобразована в другую форму. Сопротивление ветру — один из источников рассеивания энергии, тормоза — другой. Добавьте несовершенные подшипники, сопротивление качению шин и некоторые другие.

Но, не зная, будет ли рассеиваться энергия движения автомобиля, невозможно дать оценку. Без какой-либо потери энергии первый закон Ньютона гласит: «Объект будет оставаться в покое или в равномерном прямолинейном движении, если на него не воздействует внешняя сила».

Спасибо любезно.

Пожалуйста.

Наклонная местность, мокрый асфальт, листья на дороге — Помогите!

Мне нужна твоя помощь. При уклоне 3 1/2% и скорости 40 миль в час, какой тормозной путь будет у 4000-фунтового автомобиля на асфальтированной дороге и в сухую погоду, В сырую погоду И с мокрыми листьями. При тех же параметрах 3 1/2% уклона на спуске со скоростью 40 миль в час, какой будет аналогичный тормозной путь перед 18-колесным транспортным средством весом 70 000 фунтов. При условии, что все тормоза работают правильно, все шины имеют соответствующий протектор.

На эти вопросы нельзя ответить с какой-либо достоверностью. Слишком много независимых факторов. Ни одному профессионалу не придет в голову присвоить твердое число проблеме с таким количеством смешанных факторов. Но вот несколько общих принципов:

  • Пункт первый: Масса транспортного средства не должна иметь значения, равно как и количество колес и шин, при условии, что транспортное средство спроектировано правильно, поэтому шины и тормоза не просто расплавятся или сгорят под нагрузкой.

    Чтобы понять почему, представьте себе пять одинаковых автомобилей весом 7 тонн (14 000 фунтов) каждый с четырьмя шинами. Проверьте их независимый тормозной путь — сделайте заметки.

    Теперь представьте, что все пять транспортных средств движутся близко друг к другу с одинаковой скоростью во время демонстрации, и все они одновременно останавливаются. Это даст тот же тормозной путь, что и при независимой остановке транспортных средств.

    Теперь — прочитайте внимательно — представьте, что пять транспортных средств соединены друг с другом жесткими стальными стержнями, поэтому они движутся как единое целое. Проверьте их тормозной путь. Это будет так же, как если бы транспортные средства не были соединены вместе, но, соединив их, вы собрали транспортное средство, которое весит 35 тонн (70 000 фунтов), имеет 20 шин, но которое останавливается в то же время и на том же расстоянии, что и когда они были разделены .

    Вывод из этого мысленного эксперимента должен заключаться в том, что размер и масса транспортного средства не имеют значения , только чтобы у него были адекватные тормоза и шины.

  • Второй пункт: если вы сравниваете два транспортных средства одинаковой массы, но у одного из них меньше или меньше шин, чем у другого, это также не имеет значения. Причина в том, что автомобиль с меньшим количеством шин прижимает эти шины к дороге с большей силой, а трение при торможении пропорционально силе, умноженной на площадь — больше сила, меньше площадь.

Таким образом, мы можем утверждать два момента: (1) размер и масса автомобиля не имеют значения, и (2) количество колес/шин не имеет значения (при условии, что шины не плавятся под нагрузкой).

Что касается наклонной местности, мокрого асфальта, листьев на дороге, то Вашей постановки задачи недостаточно, чтобы сделать достоверный вывод. Даже состояние сухого наклонного дорожного покрытия осложняется тем, что два автомобиля с разными центрами масс будут иметь разный тормозной путь, потому что наклонная поверхность по-разному помещает центр масс над шинами, и чем больше уклон, тем больше разница. . Таким образом, невозможно предсказать результат с какой-либо достоверностью.

Внимательный исследователь спросил бы: «Какие листья? С какого дерева? Источает ли дерево масло из своих листьев? Может ли один лист когда-либо быть поверх другого листа? И сколько воды — влажные условия, условия замерзания , условия аквапланирования?» Этот гипотетический исследователь в конце концов сказал бы: «Невозможно сказать, каким будет тормозной путь , если мы не измерим его ».

Таблицы тормозного пути транспортных средств работают только для сухого, ровного дорожного покрытия и механически исправных транспортных средств, и даже в этом случае существуют искажающие факторы, такие как температура.

Поскольку это выглядит как домашнее задание, я настоятельно рекомендую вам просто сказать, что для надежного ответа недостаточно информации. Если выяснится, что ваш инструктор ожидает определенного тормозного пути при указанных условиях, я предлагаю вам сменить инструктора.

Большое спасибо.

Добро пожаловать.

Тормозной путь тягача с прицепом

Ваше объяснение тормозного пути интересно. У меня есть несколько замечаний. Тракторные прицепы (полуприцепы) ДЕЙСТВИТЕЛЬНО требуют больше времени для остановки, чем ваш пример с 5 внедорожниками. Вы сравниваете яблоки с апельсинами. Если вы хотите провести точное сравнение, вам нужно будет сравнить внедорожник, буксирующий прицеп, с полуприцепом.

Нет, вы хотели бы сравнить два внедорожника подряд, но я уже освещал этот случай. Но если обратиться непосредственно к вашему примеру, представьте себе трактор и прицеп, следующие друг за другом, не прикрепленные. Прицеп волшебным образом разгоняется до высокой скорости, затем активируется его антиблокировочная система. Влияет ли отрицательно на тормозной путь тот факт, что впереди нет трактора? Нет, если торможение выполнено должным образом, без шансов на складной нож.

Это означает, что между тягачом и прицепом не может, да и не должно быть продольной силы. Если бы это было не так, они бы либо развалились, либо сложились. В правильно сконструированной машине прицеп никогда не должен толкать трактор, потому что это может привести к складыванию.

Причина, по которой внедорожники / автомобили останавливаются быстрее, заключается в переносе веса на передние колеса, которые переносят вес на передние колеса, увеличивая сцепление этих шин.

Это верно для любого автомобиля с любым количеством колес. Это неверно — и не может быть правдой — для прицепа за тягачом по очевидным соображениям безопасности. Трейлер не может прижиматься к трактору, это очень опасно.

Прицеп позади полуприцепа не передает никакого веса на передние колеса, чтобы увеличить торможение, фактически прицеп пытается продолжать движение по прямой линии (Ньютон; движущееся тело имеет тенденцию оставаться в движении). Тормоза прицепа замедляют инерцию прицепа, но если они заблокируются, прицеп будет пытаться обойти силовой агрегат, который снова может тормозить лучше, чем прицеп, из-за этого переноса веса.

Это ложно и опасно. Современные шоссейные буровые установки сконструированы так, что это не может случиться , потому что, если при движении по кривой оператор должен был задействовать тормоза в экстренной ситуации (или при движении под уклон, что является повседневным явлением), в вашем воображаемом сценарии прицеп сложил бы трактор с катастрофическими последствиями.