Содержание
Силы действующие на автомобиль
В первых двух статьях нашего цикла мы много говорили о скользкой дороге и всяких неприятностях, с этим связанных. Однако, еще в самом начале мы упоминали о том, что «зимняя» дорога совсем не так кардинально отличается от «летней», как это может показаться на первый взгляд.
Дорога – не место для ошибок
Действительно, ведь автомобиль, как физический объект, и законы природы, которым он подчиняется, остаются неизменными в любое время года. Поэтому и не может существовать принципиального различия между поведением водителя на сухой дороге и на скользкой. Другое дело, что более тяжелые условия движения, как, например, зимой, ярче выявляют те ошибки, которые были всегда. Сухая дорога и умеренные скорости способны простить и сгладить многие погрешности водителя, даже грубые. И только Ее Величество Зима во всей красе показывает нам истинное положение наших водительских дел и ставит все на свои места. Скажем ей за это спасибо!
Кстати, обращали ли вы внимание на то, что подавляющее число великих раллистов мира, многократных чемпионов, выходцы из Финляндии? Это страна, которая почти не знает чистого, сухого асфальта! Это люди, которые с самого начала своей водительской и спортивной карьеры были в тяжелых условиях.
Северная зима показала им, что же такое на самом деле вождение автомобиля.
Мы также можем гордиться – советская раллийная школа занимала видное место в мире. Так, что если гололед повергает вас в ужас, не стоит отчаиваться и ставить автомобиль в гараж до весны – просто пришло время всерьез задуматься над тем, как грамотно водить автомобиль.
Начнем с понимания законов физики
Предыдущие наши статьи преследовали цель, так сказать, оказать первую неотложную помощь автомобилистам, «пострадавшим» от неожиданного прихода зимы. Теперь же мы возвращаемся к корням. В первом разделе мы уже упоминали о том, что автомобиль – это тяжелый физический объект (более тонны). С любой массой нет никаких проблем до тех пор, пока она двигается прямолинейно и равномерно – вспоминайте школьную физику. Как только вы предпринимаете попытку разогнать, замедлить или повернуть тонну железа, сразу возникают трудности – сила инерции, которая изо всех сил сопротивляется вашим желаниям.
Возможность реализации любых ваших водительских замыслов практически полностью зависит от того, на что способны ваши колеса – другими частями автомобиль за дорогу не цепляется.
Поэтому, для того, чтобы грамотно управлять машиной, водителю требуется четко понимать, какую работу выполняют колеса его автомобиля, и что от них можно требовать.
Колеса имеют определенный потенциал сцепления с дорогой. Этот потенциал зависит от множества параметров:
- масса автомобиля;
- размеры колеса;
- давление в шине;
- состояние шины;
- состояние дорожного покрытия;
- температура и т.д.
Вдаваться в глубокие технически подробности мы не будем. Просто скажем, что сцепление колеса с дорогой меняется, но в каждый конкретный момент оно имеет какую-то величину.
Предположим, что в данных условиях колесо вашего автомобиля способно выдержать силу в 10 баллов. Т.е., если сила превышает 10 баллов, колесо начинает скользить. Эту силу колесо способно выдержать, как в продольном, так и в поперечном направлении. В продольном направлении – разгон, торможение; в поперечном – поворот. Если разгон настолько интенсивный, что тяговая сила от двигателя превышает 10 баллов – колесо буксует (интенсивность разгона падает).
Если торможение настолько интенсивное, что тормозная сила превышает 10 баллов – колесо блокируется (интенсивность торможения падает). Точно так же в повороте – если поворот настолько интенсивный, что боковая сила превышает 10 баллов, автомобиль соскальзывает с дороги.
Важно помнить о том, что сумма всех сил, действующих на колесо, не должна превышать наши условные 10 баллов. И если водитель начал тормозить, то он уже отнял определенную величину потенциала сцепления колеса с дорогой на торможение, соответственно, на поворот возможностей осталось меньше. Одним словом, чем интенсивнее вы разгоняетесь или тормозите, тем меньше у вас остается возможности поворачивать – колеса тратят почти весь свой потенциал сцепления с дорогой на разгон или торможение, и на поворот у них не осталось больше сил.
Понимание изложенного принципа непосредственно влияет на вашу каждодневную езду в автомобиле. Максимально интенсивный разгон, так же как и максимально интенсивное торможение, возможны только на прямой.
Понятно почему – колеса тратят последние силы на то, чтобы разгонять или тормозить автомобиль, и если в этот момент вы начнете поворачивать, добавляется боковая сила, которая играет роль последней капли в переполненной чаше – автомобиль начинает соскальзывать с дороги.
Справедлив и обратный случай – в интенсивном повороте не осталось возможности тормозить или разгоняться. Мы вплотную подошли к пониманию наиболее рационального, грамотного и безопасного стиля езды.
Воспользуйтесь советами профессионалов
Старайтесь завершить торможение до поворота. Это позволит вам двигаться в самом повороте с ровным газом – ничто не будет мешать колесам «сосредоточиться» на борьбе с боковыми силами. И на выходе из поворота, по мере возврата рулевого колеса в нейтральное положение, вы сможете все больше и больше ускоряться.
Запомните это золотое правило прохождения любых поворотов – поменьше скорость на входе (в начале поворота), зато побольше на выходе (в конце поворота).
Даже если вы очень спешите, не поддавайтесь искушению влететь в поворот на полном ходу. Такая ошибка приведет к тому, что вы будете интенсивно тормозить на дуге поворота, а это крайне нежелательно, т.к. вы заставите колеса вашего автомобиля буквально «разрываться» на два фронта – торможение и поворот.
В результате, можно просто превысить возможности колес цепляться за дорогу и вылететь с нее на обочину, соседнюю полосу, встречную… Даже если вам удастся остаться на дороге, все равно весь поворот вы будете бороться с автомобилем, и в конце выедете с дрожащими руками на минимальной скорости. Страшно, опасно и скорость прохождения поворота маленькая.
Намного рациональнее перед поворотом затормозить до заведомо умеренной скорости (в зависимости от условий движения), аккуратно и спокойно направить автомобиль по дуге, убедиться в том, что ваши расчеты верны, и автомобиль превосходно держится за дорогу, а вот тогда, на выходе из поворота, когда колеса возвращаются в прямолинейное положение, давите на газ сколько угодно.
Надежно, безопасно, комфортно, и максимально быстро!
Краткая информация для активных водителей – первым приезжает не тот, кто пережил больше страха, создал много визга и чудом остался на дороге, а тот, кто думал и действовал спокойно и мудро.
Думайте и готовьтесь к поворотам заранее. Поворот – это целый комплекс мер: вам нужно успеть снизить скорость, выбрать более подходящую передачу, увидеть оптимальную траекторию движения, подхватить руль поудобнее и только тогда поворачивать.
На всех указанных элементах мы еще остановимся подробнее в дальнейшем. Тем не менее, понятно, что некая подготовка к повороту имеется всегда. Начинайте ее заранее – лучше подготовиться раньше и потом плавно разгоняться, чем опоздать и, свалив все действия в кучу, судорожно пытаться что-то предпринять в последний момент. Даже если каждое из действий отнимает у вас только мгновение, их сумма представляет собой пусть короткое, но время.
Заложите это время в свой план, чтобы успеть до поворота.
Оценивайте ситуацию и действуйте на опережение
Мы заговорили о планировании своих действий заранее. Это одно из основных умений профессионала – это то, что отличает грамотного водителя от неграмотного. Многие начинающие водители думают, что мастерство профессионала заключается в умении мгновенно выполнять какие-то действия. Это не так.
Неопытный водитель, как правило, смотрит «себе под капот» и все время решает текущие задачи, буквально натыкаясь на них каждый раз. Опытный водитель смотрит далеко вперед и поэтому он может позволить себе действовать спокойно, т.к. он все видит заранее и может спокойно подготовиться.
Именно отсутствие необходимости в резких, экстренных действиях – главный гарант надежного, безопасного и быстрого движения. Поступайте предусмотрительно и мудро за рулем, результат будет превосходным – удовольствие без последствий!
Прохождение поворота — Автошкола
Правильное прохождение поворота – залог безопасного движения.
При медленном прохождении поворота движение будет безопасным на автомобилях со всеми типами привода (передний, задний, полный).
Но что значит медленное прохождение поворота? Это когда сцепные свойства колес с дорогой будут позволять пройти поворот без сноса передней или задней оси автомобиля (заноса).
Чтобы понять, что сцепные свойства нас не подведут до поворота — нужно перед поворотом заблаговременно проверить сцепные свойства коротким нажатием на тормоз. Если замедление ощутимо – все в порядке со скоростью и, если поворот не крутой, можно начинать поворот на этой скорости. Понятно, что скорость в повороте всегда меньше или равна скорости движения по прямой, и чтобы перестраховаться лучше сбавлять скорость перед поворотом.
Следует отметить, что при движении в повороте на автомобиль начинают действовать центробежные силы, которые стараются вытолкнуть автомобиль в траекторию большего радиуса, как бы спрямить его движение. А как известно, на движущийся автомобиль боковые силы действуют без противодействия. Чтобы скомпенсировать эти силы нужно повернуть руль на больший угол, чем необходимо по геометрии.
Вот тут-то главную роль и играет сила сцепления с дорогой.
Если сцепление колес с дорогой недостаточно — начинается снос колес. А передних или задних? Тут не все так просто. Помимо того, что у автомобилей разных производителей есть свои особенности, вы сами можете изменять все силы, действующие на автомобиль и от ваших действий, зависит безопасность. Причем на автомобилях разных производителей сила вашего воздействия на те или иные силы будет различна (разная мощность, развесовка, привод, состояние и марка колес и т.д.)
Водитель имеет следующие возможности по изменению сил, действующих на автомобиль:
— Увеличить (уменьшить) силу тяги (педаль газа)
— Увеличить (уменьшить) центробежные силы (угол поворота колес рулем)
— Увеличить силу сцепления передних колес (тормоз, кратковременное нажатие)
Рассмотрим отдельно движение в повороте на автомобилях с различной системой привода. При этом предполагаем, что у всех рассматриваемых автомобилей кроме системы привода – все одинаково (на практике такое невозможно, но, чтобы понять различия – примем такие допущения).
На переднем приводе при начавшемся сносе передней оси следует плавно прибавить газу. Это увеличит силу тяги на передних колесах, и они должны вытащить машину на правильную траекторию. При торможении более вероятен снос с траектории. И если нужно тормозить – лучше это делать короткими ударами по педали тормоза. При начавшемся сносе задней оси – необходимо повернуть руль в сторону сноса и снизить скорость. Но все нужно делать плавно.
На заднем приводе проще бороться с заносом. При сносе передней оси достаточно два-три раза коротко ударить по тормозу, передок прижмется сильнее к дороге, сила сцепления колес увеличится и автомобиль будет слушаться руля. При сносе задней оси – сбросить газ и немного повернуть руль в сторону сноса.
На полном приводе нет единых рекомендаций, так как он устроен и работает по –разному у разных автопроизводителей. Есть полный привод с подключением передней или задней оси при необходимости, есть с центральным дифференциалом, то есть он непредсказуемо может быть то передним, то задним (что еще более опасно в поворотах чем монопривод), есть с заданным перераспределением момента на переднюю и заднюю ось.
В зависимости от конструкции полного привода поведение в повороте ближе к переднеприводным, заднеприводным или где-то между ними.
Общие рекомендации для безопасного прохождения поворотов
Пологие повороты на трассах лучше проходить не меняя скорости движения на ровном газу на всех типах автомобилей (если перед поворотом нет знака ограничения скорости)
Повороты средней тяжести – тормозим перед поворотом по прямой, при входе в поворот отпускаем тормоз, проходим поворот до середины, в это время на машинах с механической трансмиссией включаем нужную передачу, и начинаем прибавлять газ.
Особо крутые повороты проходим так же как и средней тяжести, но тормозим почти до остановки.
При использовании такой техники заноса или срыва с траектории не должно быть.
Твитнуть
ДИНАМИКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
ДИНАМИКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
Динамика транспортного средства представляет собой сложный аналитический и
экспериментальная технология, которая используется для изучения и понимания ответов
автомобиля в различных ситуациях движения.
В области обучения водителей нет необходимости иметь дело с
особенности этой технологии, а с некоторыми из основных физических
принципов, задействованных в нем.
в этом блоке будут обсуждаться следующие принципы.
I.
Кинетическая энергия
II.
Центробежная сила
III.
Инерция
IV.
Трение
В.
Тяговый
Есть
не намерен давать полное техническое определение каждого принципа, но
представить их таким образом, который будет полезен для понимания того, почему транспортное средство
действует так, как это делает.
Кинетическая энергия – это термин, описывающий энергию
транспортное средство имеет из-за его массы и скорости.
Его формула проста, но говорит о многом.
Кинетическая энергия = (масса) x
(скорость) 2
Это показывает, что кинетическая энергия транспортного средства
возрастает пропорционально квадрату скорости.
Это означает, что если скорость удвоится, энергия увеличится в четыре раза.
раз. Это увеличение энергии не вызывает
проблема, если только она не должна быть быстро рассеяна или перенаправлена.
Один
Способ, которым кинетическая энергия может рассеиваться очень быстро, — это когда транспортное средство сталкивается с
твердый предмет. В этом случае, когда
скорость удваивается, в четыре раза больше энергии доступно для повреждения транспортного средства и
ранить своих пассажиров. кинетический
энергия автомобиля массой 4000 фунтов, движущегося со скоростью 100 миль в час, равна 1,36 млн.
футов достаточно, чтобы поднять человека весом 175 фунтов на 1,5 мили. Чтобы остановить это транспортное средство, необходима огромная энергия.
быть рассеянным. Это может быть выполнено
ударом или тормозом. Остановка
расстояние связано с квадратом скорости; следовательно, для скорости 30 миль в час требуется четыре
раз расстояние до остановки, чем 15 миль в час.
Многие водители никогда не задумываются о последствиях увеличения скорости, но они
должны быть осведомлены о связанных с этим рисках.
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ СИЛА
Когда
автомобиль поворачивается, центробежная сила действует на автомобиль и пытается толкнуть его в
снаружи кривой. Формула
равно:
Центробежная сила = (масса) X
(скорость) 2 / радиус поворота
Это
показывает, что центробежная сила возрастает пропорционально квадрату скорости. Также при заданной скорости малый (узкий) радиус
повороты производят больше силы, чем повороты большого радиуса. Большие количества центробежной силы требуют столь же больших количеств
противодействующей силы от шин, если транспортное средство должно оставаться на
Дорога. Шины можно рассматривать как
струны от каждого конца транспортного средства к центру поворота. Если центробежная сила выше
шины могут противодействовать, порвется одна или обе струны. После этого автомобиль выйдет из поворота.
ИНЕРЦИЯ
Инерция
сопротивление изменению направления или скорости тела в состоянии покоя
или в движении.
В данном случае это
связанные с изменением курса или направления транспортного средства; то есть меняется
от движения прямо до поворота.
важность инерции и распределения веса, поскольку они связаны с вождением, заключается в том, что
они влияют на количество времени, необходимое для перехода от прямого к
поворот или наоборот. Хотя эти
изменения при обычной загрузке автомобиля невелики, водитель должен
распознавать необычную загрузку транспортного средства, например, размещение большого груза
на задней двери универсала (или добавление тяжелого груза на
крыша автомобиля) вызовет изменения в способе вождения автомобиля и регулировки
должны быть сделаны в вождении соответственно.
С
инерция диктует, что движущееся тело будет продолжать двигаться прямолинейно
линии, необходимо приложить силу, чтобы заставить транспортное средство повернуться. Эта сила называется Центростремительная сила ,
и является результатом того, что шины растягиваются, чтобы увести автомобиль с прямого пути.
Центростремительная сила должна превышать центробежную
усилие , чтобы автомобиль повернулся.
МОМЕНТЫ ИНЕРЦИИ:
А.
Шаг силы, ощущаемой при ускорении или торможении вокруг
(Горизонтальная ось) автомобиля
B.
Сила качения, ощущаемая при прохождении поворотов, движение из стороны в сторону (боковое
оси) транспортного средства
C.
Рыскание сила, ощущаемая при вращении вокруг (вертикальной оси)
транспортное средство
ПОЛЯРНЫЙ МОМЕНТ ИНЕРЦИИ
Очень важная концепция обращения, которая диктует
готовность автомобиля изменить направление движения, если это называется полярным моментом
инерции. Полюса инерции просто
другой способ сказать центр концентрации веса. Момент в этом понятии определяется
по передне-заднему расположению центра тяжести. Автомобиль поворачивает (меняет направление) вокруг своей оси.
центр тяжести в углу поэтому дальше центры тяжести
концентрации расположены от центра тяжести (что является их общим
центре), тем больше момент.
Высокий полярный момент инерции присутствует, когда
массовые концентрации тяжелые и далеко друг от друга. Малый полярный момент инерции находится при весе
концентрации легкие и близки друг к другу. Другими словами, легче управлять транспортным средством с низкой полярностью.
момент инерции.
Транспортное средство с малым полярным моментом инерции дает
быстрая реакция на команды руля. А
транспортное средство с высоким полярным моментом обладает высокой курсовой устойчивостью (т.
сопротивляется изменению направления).
Трение
определяется как сопротивление движению между двумя поверхностями. Различают четыре основных типа трения.
А.
Статическая удерживающая сила между двумя покоящимися поверхностями
B.
Скользящее сопротивление движению между двумя поверхностями, которые
движутся друг через друга
С.
Сопротивление качению катящегося объекта, такого как мяч,
цилиндр или колесо
D.
Внутреннее сопротивление движению внутри упругих объектов (шины получают
нагреваются от внутреннего трения при изгибании)
величина трения между двумя поверхностями зависит от:
1)
вещество материала
2)
шероховатость поверхностей
3)
количество силы, прижимающей поверхности друг к другу
4)
наличие смазочных материалов
величина трения между двумя поверхностями называется коэффициентом трения .
КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ
Коэффициент трения определяется как
максимальная сила, которую может создать шина на данном дорожном покрытии
состоянии, деленное на вес на шине.
Формула:
Максимальная сила доступна
Коэффициент трения = вес на шине
или
или
0003
Максимальная доступная сила = коэффициент трения
X вес колесной нагрузки
Таким образом, маневренность автомобиля на сухом
дорога зависит в первую очередь от дорожного покрытия и веса автомобиля. На мокрой дороге другие факторы, такие как шина
состояние тоже надо учитывать.
По мере ускорения или замедления автомобиля больше
быстро или по мере того, как автомобиль поворачивает на более высоких скоростях, требуется большее
силы тяги от комбинации шина-дорога. Комбинация шины и дороги создаст эти силы вплоть до
предел трения.
Тяга
определяется как адгезионное трение шины о дорожное покрытие. Существует три силы тяги:
1)
Приводная тяга Для ускорения автомобиля
2)
Тормозная тяга Для замедления или остановки автомобиля
3)
Сцепление на поворотах Для поворота автомобиля
В
всякий раз, когда сила тяги становится больше, чем коэффициент трения
автомобиль выйдет из-под контроля.
А
водитель имеет потенциал для приложения трех сил. Для любой конкретной ситуации существует уровень трения
(коэффициент), доступный для приложения этих сил и, следовательно, для маневрирования
автомобиль. Когда водитель напрягается
тормозную или ускоряющую силу, в то же время оказывая
угловая сила, вы должны добавить силы при рассмотрении доступного
трение. Другими словами, сумма
тяга при движении или торможении и тяга на поворотах должна быть не превышают
предел трения, иначе транспортное средство выйдет из-под контроля. По возможности избегайте торможения или
ускорение в поворотах. Этот
позволяет использовать все доступное трение в поворотах.
А
вращающаяся шина не может обеспечить полное сцепление с дорогой при ускорении. Если водитель вызывает пробуксовку ведущего колеса при
на повороте автомобиль может выйти из-под контроля.
А
заблокированная шина обеспечивает нет сцепление на поворотах и снижение торможения
тяга.
Когда водитель запирает
колеса в повороте, не будет реакции на рулевой ввод . При торможении максимальный коэффициент
трение; следовательно, максимальная тормозная способность достигается, когда водитель применяет
тормоза на уровне 15% пробуксовки.
ньютоновская механика — Почему трение заставляет автомобиль поворачиваться?
спросил
Мне трудно понять, почему это интуитивно понятно. Я читал ответы других людей на этот вопрос, но не нашел ничего удовлетворительного. В частности, многие люди говорят о том, что колеса «толкают тротуар влево или вправо», и это заставляет тротуар воздействовать на колеса автомобиля в соответствии с третьим законом Ньютона, но для меня это не имеет смысла.
Другими словами, я не понимаю, почему трение должно быть направлено внутрь, к центру круга, вокруг которого вращается человек. Я ожидаю, что, поскольку колеса повернуты, это трение будет направлено в направлении, противоположном направлению движения автомобиля, чтобы автомобиль не продолжал двигаться вперед и не скользил по дороге.
- ньютоновская механика
- силы
- трение
- диаграмма свободного тела
$\endgroup$
1
$\begingroup$
Мне было весело пытаться сделать это как можно более интуитивным.
Я надеюсь, что мне это удалось, не причинив большой несправедливости физике ситуации.
Когда автомобиль движется прямо, плоскость, в которой вращаются колеса, совпадает с направлением движения. Другими словами, ось вращения перпендикулярна вектору импульса $\vec{p}=m\vec{v}$ автомобиля. Таким образом, трение просто затрудняет движение автомобиля, что является одной из причин, по которой вам нужно нажать на педаль газа, чтобы поддерживать постоянную скорость. В то же время именно трение позволяет вам поддерживать постоянную скорость, потому что вращающиеся шины как бы схватиться за землю , что является интуитивной картиной трения. Шины цепляются за землю и тянут/толкают ее назад под себя, как если бы вы тащили себя по полу (если бы у него были ручки, за которые можно было бы ухватиться). Эти хватающие и тянущие/толкающие силы — вот что поддерживает вас.
Все меняется, когда крутятся колеса. Плоскость, в которой они теперь вращаются, находится под углом к направлению движения.
В качестве альтернативы, но эквивалентно, мы могли бы сказать, что ось вращения теперь образует угол с вектором импульса автомобиля. Чтобы увидеть, как трение затем заставляет автомобиль поворачиваться, подумайте еще раз о том, как колеса цепляются за землю. Тот факт, что теперь они образуют угол с направлением движения, означает, что сила, которую прилагают шины, также находится под углом к направлению движения, или, что то же самое, вектор импульса. 91$ Математически: $$\vec{F}=\frac{d\vec{p}}{dt}$$
$\endgroup$
2
$\begingroup$
Ключевым моментом ИМО является то, что «эффективное трение» свободно вращающегося колеса сильно различается в разных направлениях. При движении вместе с колесом эффективное трение мало, потому что колесо может вращаться. При движении перпендикулярно колесу эффективное трение — это просто высокое трение между поверхностью колеса и землей.
Если колесо параллельно направлению движения, то оно оказывает небольшую силу, замедляющую автомобиль. Если он перпендикулярен автомобилю, то он оказывает гораздо большую силу, замедляя автомобиль.
Чтобы увидеть, что происходит, когда мы поворачиваем колеса по диагонали, давайте разложим скорость автомобиля на компоненты, параллельные и перпендикулярные колесу. Оба этих компонента будут указывать по диагонали вперед. Это означает, что их соответствующие силы трения направлены по диагонали назад.
из-за более высокого эффективного трения составляющая силы трения, перпендикулярная колесу, будет намного больше, чем составляющая, параллельная колесу. Так что давайте только рассматривать это один с этого момента. если передняя часть колеса направлена вправо, то перпендикулярная сила трения будет направлена назад и вправо.
Разлагая эту силу обратно на машину, мы видим силу, направленную назад, и силу, направленную вправо.
Если бы автомобиль был симметричным в четырех направлениях и все колеса вращались бы в одном направлении, то автомобиль просто начал бы двигаться по диагонали, но колеса автомобиля этого не делают.
поворачиваются только передние колеса, поэтому передняя часть автомобиля толкается вправо, заставляя машину поворачивать вправо.
$\endgroup$
$\begingroup$
Если мы хотим удержать тело на круговой орбите, необходима центральная сила. Если это достаточно интуитивно понятно, то когда вы поворачиваете руль, вы эффективно меняете направление движущей силы (если мы движемся с постоянной скоростью, эта сила все еще существует, хотя она уравновешивается точно с полными силами трения). не изменить направление скорости мгновенно. если вы сделаете только одно изменение угла движущей силы, потребуется конечное количество времени, чтобы приспособить транспортное средство к новому углу.
Таким образом, именно Инерция дает это кажущееся скольжение. Круговая орбита немного отличается, вы продолжаете изменять направление движущей силы, теперь, поскольку инерция заставляет транспортное средство скользить все время, пока действует сила трения.
2/r), чтобы она могла поддерживаться mu * R ( mu — коэффициент трения)
В качестве альтернативы V можно было бы сделать меньше, чтобы сила трения могла поддерживать необходимую центральную силу. Главное, нет двух сил центробежной и центростремительной, это только сбивает с толку.
Дело в той центральной силе, которая нужна для конкретной орбиты и скорости. Это должно исходить из каких-то внешних средств.
P.S. Далее уточните внезапное изменение направления движения автомобиля, движущегося с постоянной скоростью. Как только мы его повернем, вы сможете определить скорость в двух направлениях. один вдоль нового направления и перпендикулярно этому направлению. Теперь перпендикулярная составляющая будет толкать транспортное средство наружу с силой трения в направлении, противоположном скольжению. Из-за этого «перпендикулярная скорость» уменьшится. Однако, если это остается прежним, постоянная скорость транспортного средства в новом направлении не увеличивается обратно до v, потому что движущей силы едва хватает для поддержания постоянной скорости, т.
Е. Нет ускорения. Из-за поворота теряется кинетическая энергия. Ключевым моментом здесь является инерция.
$\endgroup$
$\begingroup$
Вот ответ, который вы искали, он интуитивно понятен и полностью удовлетворит ваше любопытство.
Начните с осмотра одного колеса машины, проходящей поворот. Он движется по криволинейной траектории и испытывает боковую силу трения. Если снять колесо с машины и покатать ее, она будет катиться только прямо. Чтобы заставить его изменить направление и двигаться по криволинейной траектории во время вращения, вы должны повернуть его вокруг вертикальной оси, применив крутящий момент вертикальной оси. Обратите внимание, что при вращении колеса вокруг вертикальной оси во время его вращения на него будет действовать боковая сила. Здесь у вас есть колесо, прилагающее силу к тротуару, и, согласно третьему закону Ньютона, тротуар прилагает силу к колесу.
Теперь у нас есть одно колесо, которое движется по криволинейной траектории и испытывает боковую силу.
Вот неинтуитивная часть, но вы увидите, что это правда через некоторое время. Если бы все четыре колеса движущегося на повороте автомобиля испытывали постоянные крутящие моменты по вертикальной оси, все они двигались бы по криволинейной траектории и испытывали бы боковые силы. Существует простой незаметный механизм, который создает крутящий момент по вертикальной оси на каждом колесе, когда передние колеса автомобиля направлены в другую сторону, чем задние колеса.
В приведенной ниже модели одноколейного велосипеда после остановки переднее и заднее колеса будут смещаться в сторону, чтобы катиться в одном направлении, как это было в описанном выше одиночном колесе. Это происходит из-за трения пятна контакта, которое сопротивляется вращению по вертикальной оси. Как видите, при любом движении вперед рама велосипеда действует как рычаг, передающий крутящий момент вертикальной оси как на переднее, так и на заднее колесо. Оба крутящих момента создают вращение вертикальной оси против часовой стрелки, поворачивая оба колеса влево.
