Как найти силу трения при торможении автомобиля - Сайт, где вы сможете решить свои вопросы

Авторство: Александр aka dll (madtuning.ru; live4race.ru)

Данная статья поможет вам:
1) Понимать как работает тормозная система
2) С точностью определять что Вам не нравится в ваших тормозах
3) Грамотно изъясняться при обсуждениях тормозной системы
4) Решать какие доработки работают на вас для достижения целей
5) Подбирать правильные компоненты и понимать как они будут работать вместе
6) Соблюсти баланс осей

Из чего же состоит тормозная система:
1) Педальный узел, это рычаг который увеличивает усилие создаваемое ногой (Соотношение педали).
2) Главный тормозной цилиндр (ГТЦ)
3) Тормозные линии
4) Клапана, для соблюдения баланса. Тормозная система может иметь следующие клапана между ГТЦ и суппортами: Клапан остаточного давления, дозирующий, комбинированный, пропорциональный или ограничительный.
5) Тормозные суппорта
6) Тормозные колодки
7) Тормозные диски

**Итак начнем с азов (физики)**

Тормозная сила
Это крутящий момент, создаваемый эффективным радиусом тормозного диска, силой сжатия тормозных колодок и коэффициентом трения между колодкой и диском. Это сила с которой замедляется колесо вместе с шиной. Основные компоненты которые влияют на силу торможения — это насколько сильно сжимаются колодки, и как далеко от центра ступицы прикладывается эта сила. Отсюда чем больше размер тормозного диска, тем дальше сила сжатия прикладывается от центра колеса и тем самым мы увеличиваем тормозную силу (эффект рычага). Это также как когда вам надо открутить закисший болт, чем длиннее ключ (рычаг) тем проще.
Рекомендуемая сила расcсчитывается следующей формулой:

ТСр = ССП х (радиус качения шины)

коэффициент сцепления покрышки с дорогой достаточно сложно рассчитать, он может быть от 0,1 на льду до 1,4 на сухом гоночном треке со сликом. Если он вам неизвестен, то используйте его равным 1.

Помните, необходимо принять во внимание перенос веса, поскольку при торможении задняя часть разгружается, а передняя нагружается.

Перед:
ССПп = μ*ВСп / 2
ВСп = Вм*((1-Хцг/КБ)+(μ*Yцг/КБ))
Зад:
ССПз = μ*ВСз / 2
ВСз = Вм — ВСп

Где
ТСр — рекомендуемая тормозная сила (кг)
ССП — Сила сцепления покрышки (кг)
ССПп — Сила сцепления передней покрышки (кг)
ССПз — Сила сцепления задней покрышки (кг)
μ — коэффициент сцепления покрышки с дорогой (использовать 1)
ВСп — вертикальная сила действующая на обе передних покрышки (кг)
ВСз — вертикальная сила действующая на обе задних покрышки (кг)
Вм — Вес машины (кг)
Хцг — расстояние от передней оси до центра тяжести машины (см)
КБ — колесная база (см)
Yцг — расстояние от земли до центра тяжести машины (см)

После аккуратных расчетов мы сможем понять насколько нам крутые нужны тормоза и от чего зависит эта сила:
— Никак не зависит от скорости
— Может изменяться в зависимости от качества покрышки, качества покрытия, погодных условий
— Зависит от размера колеса ( как вы думаете, все те кто ставит огромные колеса, или огромные тормоза хоть как нибудь их рассчитывал и связывал вместе? =)
— Зависит от веса машины, клиренса и колесной базы, ведь правда, чем машина легче и ниже тем меньше перенос веса влияет на торможение.

Сила сжатия
Сила с которой суппорт прижимает колодки к диску измеряется в килограммах, это сила создается давлением в тормозной системе умноженным на площадь поршней (суппорт без скобы), или 2*на площадь поршней (суппорт со скобой), измеряется в кгсм^2. Чтобы увеличить силу сжатия, надо либо изменить давление в системе, либо увеличить площадь поршня. Изменение состава колодки (коэф трения) не влияет на силу сжатия.
Рассчитывается следующей формулой:

СЗ = Дг*Пп

Где
СЗ — Сила сжатия (кг)
Дг — Давление создаваемое ГТЦ (кгсм^2)
Пп — эффективная площадь поршней (для суппорта со скобой это 2*на площадь поршней)

Итак теперь мы можем рассчитать какую же силу производят наши тормоза:

СТп = СЗ*µL*Re

Где
СТп — производимая сила торможения (кг)
СЗ — Сила сжатия (кг)
µL — Коэффициент трения колодки и диска
Re — Эффективный радиус тормозного диска (от центра ступицы до центр колодки)

Коэффициент трения
Это индикатор силы трения между тормозным диском и колодкой. Чем выше коэффициент, тем выше сила трения. Для стоковых колодок это коэффициент варьируется от 0,3 до 0,4. Для гоночных от 0,5 до 0,6. “Жесткие” колодки имеют слабый коэффициент трения, при этом изнашиваются меньше. “Мягкие колодки наоборот, имею высокий коэффициент трения и быстрее изнашиваются. Большинство колодок имеет зависимость коэфф трения от температуры, поэтому гоночные колодки необходимо греть, в то время как гражданские при такой температуре уже потеряют свои свойства.

Теплоемкость
Я надеюсь что ни для кого не секрет что тормоза останавливают машину за счет преобразования кинетической энергии в тепло. А значит чем тяжелее машина, чем быстрее вы валите, тем больше тепла она должна рассеивать чтобы не перегреть жидкость, диски и не сжечь колодки. Способность дисков к рассеиванию тепла зависит от их веса и от того как они хорошо охлаждаются.
Формула кинетической энергии движущегося авто:

К = (Вм*См^2) / 2

Где
К — кинетическая энергия (дж)
Вм — Вес машины (кг)
См — скорость машины (мc)

Тут ничего нового, мы прекрасно понимаем, выбор тормозов зависит от того сколько весит ваш авто и/или как быстро вы ездите. И вы должны помнить еще с автомобильных курсов (для тех кто не покупал права=), что увеличивая скорость в 2 раза вы увеличиваете тормозной путь в 4 раза. Это и есть действие кинетической энергии.

Формула роста температуры при торможении:

Тп = ((Кд-Кп) / (417*Вд)) + Тв

Где
Тп — температура после торможения (С)
Кд — Кинетическая энергия до торможения (дж)
Кп — Кинетическая энергия после торможения (дж)
Вд — Вес тормозных дисков (общий) (кг)
Тв — Температура тормозных дисков до торможения (С)

Возьмем авто для примера, торможение:
Вес авто — 1220кг
Вес дисков — 33,5кг (перед 12кг, зад 4,75кг)
Скорость на прямой — 177км/ч (49,17м/с)
Скорость перед началом торможения — 70км/ч (19,44м/с)
Температура тормозных дисков до торможения — 25С

Кд = (1220*49,17^2) / 2 = 1474826 дж
Кп = (1220*19,44^2) / 2 = 230669 дж

Тп = ((1474826-230669) / (417*33,5)) + 25 = 114 С

И так после такого торможения температура дисков составит около 114 градусов. Давайте сравним с вашими результатами? =) Для простоты можете сказать только вес машины, вес всех тормозных дисков)

И так, с физикой пока притормозим, переидем к более теоретической части.

Есть три вещи которые тормоза должны сделать чтобы остановить авто:
1) Достаточно сильно прижимать колодки к диску
2) Производить достаточную тормозную силу для блокировки колес на любом покрытии
3) Иметь достаточную массу и охлаждение дисков для рассеивания тепла создаваемого кинетической энергией.

Все они в совокупности должны давать отличную информативность.

Педальный узел
Как мы уже обсуждали, чтобы затормозить водитель должен одновременно переместить жидкость и создать давление. ГТЦ перемещает жидкость чтобы создать достаточную прижимную силу колодок к диску.

Педалью вы активируете тормоза, также педаль служит своеобразным рычагом, который увеличивает силу нажатия. Эффект называется “соотношение педали”

Обычно мы давим на педаль тормоза с силой от 22 до 45 кг чтобы активно замедлиться.
Как пример на гоночных авто без усилителя это усилие около 35кг, для машин с усилителем это около 22кг. 45кг это уже перебор, педаль будет очень жесткой.

Соотношение педали можно рассчитать разделив расстояние от точки крепления педали до места приложения силы на расстояние от точки крепления педали до тяги идущей к ГТЦ.

Соотношение педали A/B

Как мы видим, чем больше это отношение тем больше силы передается на ГТЦ. Но нужно помнить один момент, увеличивая соотношение мы увеличиваем и ход педали.

Для машин с усилителем это соотношение обычно около 4-4,5. Для машин без усилителя от 6 до 7.

Поэтому снятие усилителя со стоковой педалью это не верный вариант =)

Рассчитать силу приложенную к поршню можно зная силу приложенную к самой педали, соотношение педали (рычаг) и при наличии усилителя тормозов, коэфициент усиления им.

Сп = Дп * Кп * Ку

Где
Сп — Сила приложенная к поршню ГТЦ (кг)
Дп — Давление на педали (кг)
Кп — Коэффициент(соотноешние) педали
Ку — Коэффициент усилителя тормозов (если его нет использовать 1)

Гидравлика
Как я уже писал, чтобы прижать колодки к диску необходимо перемещение жидкости и создание давления в контуре. Этим всем заведую законы гидравлики (Паскаля).
В идеале надо стремиться к достаточной силе прижатия колодок при минимальном ходе педали.

Сила приложенная к ГТЦ создает давление в контуре. Давление это сила приложенная к поршню ГТЦ деленная на площадь его цилиндра. А значит чем меньше площадь цилиндра, тем больше давление.

Давление в системе = Сп / Пп

Где
Сп — Сила приложенная к поршню ГТЦ (кг)
Пп — Площадь поршня ГТЦ (см^2)

Пример ГТЦ (цилиндр 0,875″) при силе 500кг:

Давление в системе = 500 / 3,87 = 129 кг/см^2
И с ГТЦ (цилиндр 1″)
Давление в системе = 500 / 4,91 = 101 кг/см^2

Из этого следует что чем выше давление тем сильнее колодки прижимаются к диску, а значит больше тормозная сила. Но это еще не значит что если мы хотим мощные тормоза мы должны ставить маленький ГТЦ. Тут вступает другая составляющая — движение. Поскольку жидкость несжимаемая, то любое движение ГТЦ приводит в движение поршни в суппортах. Это движение в гидравлике называют вытеснение. Рассчитывается оно как произведение перемещения поршня на его площадь. Измеряется в см^3

Вытеснение = Пп * Дп

Где
Пп — Площадь поршня (см^2)
Дп — движение поршня ГТЦ (см)

Опять рассчитаем его для стокового ГТЦ моей авто (0.875), и ходом в 3 см
Вытеснение = 3,87 * 3 = 11,61 см^3
И для ГТЦ (цилиндр 1″) и ходом 3 см
Вытеснение = 4,91 * 3 = 14,73 см^3

Тут мы видим обратную ситуацию, чем меньше площадь цилиндра, тем меньше вытесняемый объем при том же ходе педали (а значит больше ход педали).

Теперь переходим к разбору полетов о системе в целом, нам известно что тормозная система замкнута а значит давление передается по всей системе в равных значениях. А также в ней кроме ГТЦ есть суппорты с поршнями (для расчетов используется общая площадь всех поршней)

Это значит создаваемое ГТЦ давление приводит в движение все поршни в системе. Поскольку площадь поршней в суппорте больше площади ГТЦ, то по законам гидравлики сила выдаваемая суппортом увеличивается в разы.

Чем большее значение усилия в этом соотношении, тем меньше силы надо прикладывать к педали (и больше ход педали) для достижения того же результата.

Рассчитать усиливающий фактор можно по формуле

Сз = (Сп * Пс) / Пг

Где
Сз — Сила сжатия суппортом (кг)
Сп — Сила приложенная к поршню ГТЦ (кг)
Пс — Эффективная площадь поршней (для суппорта со скобой это 2*на площадь поршней)
Пг — Площадь поршня ГТЦ (см^2)

Например, (цилиндр 0,875″):
Сз = (500 * 10,17 * 4) / 3,87 = 5255,8 кг
И с ГТЦ (цилиндр 1″)
Сз = (500 * 10,17 * 4) / 4,91 = 4142,6 кг

Из этого следует, что при неизменной силе на ГТЦ мы можем увеличить силу сжатия за счет либо увеличения площади поршней суппорта либо уменьшив площадь поршня ГТЦ.

Но не все так просто. Не забывайте о другом факторе — движении. К сожалению играя с площадями цилиндров мы изменяем ход педали. Так, например уменьшая ГТЦ, мы уменьшаем кол-во вытесняемой жидкости — приходится педалью работать больше чтобы компенсировать этот момент (давление не начнет расти пока колодка не прижмется к диску). Это же справедливо и при увеличении площади поршней суппорта (при одном ГТЦ).

Рассчитаем ход поршня:

Хп = (Дп * Пг) / Пс

Где
Хп — Ход поршня суппорта (см)
Дп — Движение поршня ГТЦ (см)
Пг — Площадь поршня ГТЦ (см^2)
Пс — Эффективная площадь поршней (для суппорта со скобой это 2*на площадь поршней) (см^2)

Например, (цилиндр 0,875″), ход ГТЦ 3см:

Хп = (3 * 3,87) / 40,68 = 0,29 см
И цилиндр (1″)
Хп = (3 * 4,91) / 40,68 = 0,36 см

Из этого мы видим, что если вы не хотите менять ход педали, то изменяя площадь суппорта (ставя огромные тормоза) вы должны не забыть и о ГТЦ. И наоборот.

ГТЦ
Это сердце всей тормозной системы. Активируется нажатием на педаль, вначале поршень передвигает жидкость по системе до тех пор пока колодки не вступят в контакт с диском, затем поскольку система становится замкнутой, начинает расти давление создавая тормозную силу. Отсюда чем сильнее вы давите на педаль тем выше тормозная сила.

Основные параметры ГТЦ это диаметр поршня и его ход. Обычно встречаются ГТЦ с диаметрами от 0,625″ до 1,5″ и с ходом от 2,5 см до 3,81 см. Соответствие обоих этих параметров к рекомендованным параметрам для вашего авто — залог хорошей производительности. Стоит запомнить при одном усилии на педали, маленький ГТЦ даст большее давление, но при этом сможет меньше вытеснить жидкости. Также чем больше ход ГТЦ, тем больше он жидкости может вытеснить, но при этом бОльший ход педали потребуется. Лучшего результата можно достичь рассчитав компромисс между ходом педали и давлением для вашего авто.

Регуляторы давления
— Клапан остаточного давления (RPV)

клапаны остаточного давления

Необходим для поддержания заданного давления в системе (для дисковых тормозов 0.14 кгсм^2, для барабанных 0,70 кгсм^2)
Есть пара причин для использования таких клапанов
1) Только для барабанных тормозов чтобы возвратная пружина не отводила слишком далеко колодки от барабана, создавая лишний ход педали при последующих торможениях.
2) Только для дисковых тормозных систем в которых ГТЦ находится ниже уровня суппортов (некоторые гоночные авто и хот-роды). Без такого клапана жидкость от суппортов будет отекать обратно в ГТЦ делая педаль ватной и опять же увеличивая ее ход.

Если вы меняете барабанные тормоза на дисковые — обязательно удалите из системы такие клапаны

— Дозировочный клапан (Hold-off)

Дозировочный клапан

Поскольку на задних барабанных тормозах присутствует возвратная пружина, то как выше описывалось барабанам требуется больший ход чтобы колодка достигла барабана, нежели в саморегулирующихся дисковых тормозах, где колодка всегда впритык к диску. Дозирующий клапан (ставится в передний контур) предотвращает создание давления в переднем тормозном контуре, пока оно не достигнет заданного значения в заднем (обычно до 5-10 кгсм^2) чтобы дать барабанным колодкам приблизиться к барабану.

Если вы меняете барабанные тормоза на дисковые — обязательно удалите из системы такие клапаны

— Распределительный клапан (PBV)

Распределительный клапан

Как мы уже писали выше, при торможении вес машины смещается вперед. Поскольку тормозная сила должна распределиться пропорционально весовой нагрузке (там где больше веса — больше тормозной силы), нужно соблюсти тормозной баланс перед-зад. Например при жестком торможении до 85% веса приходится на перед автомобиля. На правильно отрегулируемой системе передние тормоза и задние блокируются практически одновременно. Устанавливается обычно между ГТЦ и задним контуром чтобы снизить давление на задний контур в первые моменты торможения. Стоит учесть, что давление в заднем контуре не всегда будет ниже чем в переднем, за счет этого клапана вы меняете скорость роста давления. На передних тормозах при нажатии на тормоз оно лишь быстрее создастся чем в заднем.
Стоковые клапана нерегулируемые, но есть и гоночные варианты, с помощью которых можно отрегулировать тормозной баланс на измененной тормозной системе.

PBV

PBV + тройник на передний контур

Рост давления в заднем контуре в зависимости от положения регулируемого клапана

Если вы ставите регулируемый клапан, не забудьте снять стоковый!

— Комбинированные

Комбинированный клапан

Используются на большинстве стоковых авто с дисково-барабанными системами. Сочетают в себе дозирующий и распределительный клапаны.

Тормозные колодки
Тут все зависит от качества и материала. То на чем не стоит экономить. На хороших брендовых колодках обязательно указывается коэффициент трения! Обозначается он двумя буквами. Первая означает коэффициент трения холодных колодок, вторая горячих

На DS2500 например FF

C = до 0.15.
D= 0.15 до 0.25.
E= 0.25 до 0.35.
F= 0.35 до 0.45.
G= 0.45 до 0.55,
H= более 0.55.

Например
Ferodo DS2500 — FF
Hawk HPS — FF
Hawk HP+ — GG
Какой-нибудь сток — FE, то есть горячими тормозить будет хуже чем холодными.

————————————————————————

Итак. Я рассказал о многих нюансах в тормозной системе. Так как же все таки создать правильную тормозную систему с нуля?

Давайте пойдем по порядку

1) Старайтесь использовать тормозные диски необходимого размера для рассеивания кинетической энергии вашей авто (после торможения с максимальной скорости до 0 температура не должна превышать 540 С).
Если вы планируете гонять, то при расчете рассеиваемого тепла используйте температуру тормозных дисков до торможения равной 260 С.

2) Выбрать самый жесткий, крепкий суппорт (чтобы деформация при сжатии диска была минимальной). Использовать суппорт с максимально возможной эффективной площадью поршней.

3) Рассчитать рекомендуемую тормозную силу

4) Рассчитать рекомендуемое максимальное давление в тормозной системе

Рд = ТСр / (µL * Пп * Re)

Где
Рд — рекомендуемое давление создаваемое ГТЦ (кгсм^2)
ТСр — рекомендуемая тормозная сила (кг)
µL — Коэффициент трения колодки и диска
Пп — эффективная площадь поршней (для суппорта со скобой это 2*на площадь поршней)
Re — Эффективный радиус тормозного диска (от центра ступицы до центр колодки)

5) Прикинуть на сколько чувствительную педаль вы хотите. Для спортивного использования например можно взять 35 кг для активного торможения.

6) Выбрать хотите вы тормоза с усилителем или без.
Усилитель нужен например если у вас нет возможности добиться при выбранных компонентах достаточного хода педали и нужного усилия. Или нет возможности установить педаль с высоким соотношением усилия. или у вас ОЧЕНЬ тяжелый авто.

7) Определить соотношение педали, размер ГТЦ, и (если ставился) коэф усилия вакуумника.

Мы знаем какое давление вам надо создать, и насколько вы хотите жесткую педаль. У нас есть три компонента (или два) за счет которых можно создать это давление. Возможно какие-то компоненты вы не захотите менять в своем авто, например тормозную педаль. Значит ее значение можно оставить фиксированным и играть с другими компонентами.

— Соотношение педали
Может быть от 3 до 7. При выборе надо учесте несколько факторов, достаточно ли места для установки, не будет ли педаль упираться в пол до конца хода ГТЦ. Ну и не забывайте чем больше соотношение тем больше ход и ватность педали.

— Рассчитайте силу с которой шток педали будет давить на ГТЦ
Допустим вы хотели бы достигать максимальной силы торможения при давлении на педаль в 35 кг. А соотношение педали у вас 4,5. Значит сила прилагаемая к ГТЦ составит 35*4,5 = 157,5 кг. А если вы используете усилитель, нужно будет умножить еще на коэффициент усиления.

— Выбор правильного размера ГТЦ
Теперь зная рекомендуемое давление, силу создаваемую штоком педали мы можем рассчитать размер ГТЦ

Пп = Сп / Рд

Где
Пп — Площадь поршня ГТЦ (см^2)
Сп — Сила приложенная к поршню ГТЦ (кг)
Рд — рекомендуемое давление создаваемое ГТЦ (кгсм^2)

Допустим нам необходимо давление в 65 кгсм^2, а давить мы можем на ГТЦ с силой 157,5 кг
Пп = 157,5 / 65 = 2,45 см^2
Переведем в типичные для обозначения ГТЦ дюймы
Диаметр ГТЦ в (in) = (2 * (корень из 2,45/3,14)) / 2,54 = 0,695 in

получается нам понадобится цилиндр 11/16 = 0,687 дюймам. Один из самых маленьких. Не забудьте учесть хватит ли его чтобы вытеснить достаточно жидкости.
В случае если не хватит Вам придется увеличивать размер ГТЦ, а значит понадобится большая сила приложенная к поршню ГТЦ чтобы создать достаточное давление. Если не менять соотношение педали — единственным решением будет установка усилителя.

8) Проверить количество вытесненяемой жидкости для выбранных компонентов. Удостоверится что хода педали достаточно для создания силы сжатия.

9) Высчитать создаваемую тормозную силу с компонентами которые вы подобрали и сравнить ее с рекомендованной

Теперь, если вы все осилили, вы знаете как построить свою тормозную систему или что в ней изменить!

Источник

Ученик

(103),
на голосовании

9 лет назад

Голосование за лучший ответ

Андрей Степанов

Просветленный

(22749)

9 лет назад

Коэффициент силы трения вычисляется по формуле:
k = Ft/mg
где
Ft – сила трения,
m – масса автомобиля.
Для нахождения силы трения, необходимо найти ускорение, с которым двигался автомобиль от начала торможения до окончания торможения. Полагая, что автомобиль замедлялся равномерно, получим:
V(t) = V0 – at
a = (V0 – V(t))/t = (50 – 5)/15 = 3 м/с²
Из второго закона Ньютона получим:
ma = Ft
откуда:
Ft = 3m
подставляем:
Ft = k*m*g = 3m
k*g = 3
k = 3/g
Вот такой у нас получился коэффициент трения.
Успехов!

Источник

Как определить силу торможения

Как найти силу торможения

Инструкция

Для того чтобы вычислить силу трения скольжения (Fтр), нужно знать время торможения и длину тормозного пути.

Если вам известно время торможения, но не известен его тормозной путь, то вы можете выполнить расчет по формуле:s = υ0⋅t/2, где s – длина тормозного пути, t – время торможения, υ0 – скорость тела в момент начала торможения.Для расчета скорости тела в момент начала торможения вам потребуется знать величину тормозного пути и время торможения. Рассчитайте ее по формуле:υ0 = 2s/t, где υ0 – скорость тела в момент начала торможения, s – длина тормозного пути, t – время торможения. Обратите внимание, что длина тормозного пути пропорциональна квадрату начальной скорости перед началом торможения и обратно пропорциональна величине силы трения скольжения (силы торможения). Именно поэтому, например, на сухой дороге (при расчетах для автомобилей) тормозной путь короче, чем на скользкой. После того как вам стали известны все значения, подставьте их в формулу: Fтр = 2m⋅s/t2, где Fтр – сила трения скольжения (сила торможения), m – масса движущегося тела, s – величина тормозного пути, t – время торможения.

Зная силу торможения, но не зная его время, вы можете произвести необходимые расчеты по формуле:t = m⋅υ0/ Fтр, где t – время торможения, m – масса движущегося тела, υ0 – скорость тела в момент начала торможения, Fтр – сила торможения.

Рассчитайте силу трения скольжения по другой формуле:Fтр = μ⋅ Fнорм, где Fтр – сила трения скольжения (сила торможения), μ – коэффициент трения, Fнорм – сила нормального давления, прижимающего тело к опоре (или mg).

Определите коэффициент трения экспериментально. В школьных учебниках по физике его обычно уже указывают в условиях задачи, если не требуется рассчитать его для какого-то конкретного тела во время лабораторной работы. Для этого поместите тело на наклонную плоскость. Определите угол наклона, при котором тело начинает движение, после чего узнайте по таблицам или рассчитайте самостоятельно тангенс полученной величины угла α (отношение противолежащего катета к прилежащему). Это и будет значение коэффициента трения (μ = tg α).

Время торможения неразрывно связано с таким понятием, как «тормозной путь», то есть расстоянием, преодолеваемым транспортным средством от момента срабатывания тормозной системы до полной его остановки.

Инструкция

Непосредственно временем торможения считается время с момента обнаружения водителем препятствия и нажатия на тормозную педаль до полной остановки транспортного средства. Оно включает в себя время реакции водителя, время начала действия тормозной системы и время непосредственного торможения. Для его вычисления используйте формулу: t = V02 : a где V0– начальная скорость в м/сек и а – ускорение.

Время и протяженность тормозного пути зависит от многих факторов, важнейшими из которых являются скорость, состояние шин, проезжей части, массы транспортного средства и погодных условий. Не меньшее влияние на процесс торможения оказывает эффективность тормозной системы.

Максимальная тормозная сила зависит от нагрузки на колеса и от их сцепления с дорогой. Большей нагрузке соответствует большая тормозная сила. Признаком полностью блокированного колеса является так называемый юз, когда в результате резкого торможения о поверхность сухой дороги трется какой-то один участок шины. В результате этого образуются резиновые катыши, ускоряющие движение колеса, как подшипники. При таком торможении раздается характерный писк, возникают трудности с управлением, и автомобиль начинает уходить в сторону. Сцепление напрямую зависит также от состояния дороги и изношенности колеса. Так, по сравнению с сухим асфальтом сцепление на мокром снижается в 2 раза, а во время гололеда – в 10 раз. Значительное уменьшение тормозной силы приводит к увеличению тормозного пути и, соответственно, времени до остановки. Как правило, одновременно с началом юза начинается занос задних колес. Исправить данную ситуацию можно с помощью рулевого колеса. Для выравнивания автомобиля отпустите педаль тормоза и выведите машину на чистый участок трассы или в крайнем случае, в сторону от нее. Единственно, что следует усвоить – все это придется проделывать за секунды и даже доли секунд.

Видео по теме

Обратите внимание

Грамотное торможение представляет собой максимальное использование сцепления колес с дорогой, умение в процессе ехать прямо, тормозить с помощью двигателя и переключения передач, а также умение остановиться, несмотря на отказ системы.

Трение – процесс взаимодействия двух тел, вызывающий замедление движения при смещении друг относительно друга. Найти силу трения – значит определить величину воздействия, направленную в сторону, противоположную движению, по причине которой тело теряет энергию и, в конце концов, останавливается.

Инструкция

Сила трения – векторная величина, которая зависит от многих факторов: давление тел друг на друга, материалы, из которых они были изготовлены, скорость движения. Площадь поверхности при этом значения не имеет, поскольку чем она больше, тем больше взаимное давление (сила реакции опоры N), которая уже участвует в нахождении силы трения. Эти величины пропорциональны друг другу и связаны коэффициентом трения μ, который можно считать постоянной величиной, если большая точность расчетов не требуется. Итак, чтобы найти силу трения, нужно вычислить произведение:Fтр = μ•N. Приведенная физическая формула относится к трению, вызванному скольжением. Оно может быть сухим и влажным, если между телами присутствует жидкая прослойка. Силу трения всегда следует принимать во внимание при определении совокупности сил, действующих на тело, при решении задач.

Трение качения возникает при вращении одного тела по поверхности другого. Оно присутствует на границе соприкосновения тел, которая постоянно меняется. Тем не менее, сила трения постоянно противодействует движению. Исходя из этого, она равна соотношению произведения коэффициента трения качения и прижимающей силы к радиуса вращающегося тела:Fтркач = f•N/r.

Следует различать коэффициента трения скольжения и качения. В первом случае это величина, не имеющая размерности, во втором она представляет собой расстояние между прямыми линиями, характеризующими направление прижимающей силы и силы реакции опоры. Следовательно, она измеряется в мм. Коэффициент трения качения – это, как правило, известная величина для распространенных материалов. Например, для железа по железу он равен 0,51 мм, для железа по дереву – 5,6, дерева по дереву – 0,8-1,5 и т.д. Найти его можно по формуле соотношения момента трения к прижимающей силе. Сила трения покоя появляется при минимальных перемещениях тел или деформации. Эта сила всегда присутствует при сухом скольжении. Максимальное ее значение равно μ•N. Существует также внутреннее трение, внутри одного тела между его слоями или частями.

Обратите внимание

Равномерное движение тела характеризуется равновесием между внешней силой и силой трения.

Источники:

как найти момент сил трения
Как рассчитать тормозной путь

www.kakprosto.ru

Задача №42. Определение силы и времени торможения автомобиля

Известно, что грузовой автомобиль массой пять тысяч килограмм движется по горизонтальному пути со скоростью семьдесят два километра в час (20 метров в секунду). Необходимо: определить силу и время торможения автомобиля, если тормозной путь составил пять метров.

Дано: m=5000 кг; v=20 м/сек; s=5 м Найти: F-?; t-?

Решение

Исходя из того, что работа силы торможения численно равна изменению кинетической энергии движущегося автомобиля , получаем формулу для определения силы торможения

Подставив в формулу численные значения, рассчитаем силу торможения грузового автомобиля

Из формулы , при условии, что vt=0: , где , получаем формулу времени торможения

Время торможения автомобиля

сек

Ответ: сила торможения автомобиля составила двести тысяч ньютон, время торможения равно половине секунды.

zadachi-po-fizike.electrichelp.ru

❶ Как определить силу торможения

Инструкция

Для того чтобы вычислить силу трения скольжения (Fтр), нужно знать время торможения и длину тормозного пути.

Источники:

как найти момент сил трения
Как рассчитать тормозной путь

www.kakprosto.ru

Как определить силу торможения

Исправное состояние тормозной системы — основное условие безопасного движения автомобиля на дороге. Один из параметров, характеризующий работоспособность тормозов — сила торможения, то есть усилие, необходимое для полной остановки транспортного средства. Согласно утвержденных стандартов, эта величина не должна быть ниже 59% от массы автомобиля. Существует два основных метода определения силы торможения.

Можно определить силу торможения в дорожных условиях. Испытания проводятся на дороге с покрытием из бетона с добавлением асфальта или цемента. Поверхность должна быть сухой и чистой. Предварительно двигатель необходимо отсоединить от трансмиссии и отключить приводы дополнительных ведущих мостов.

Начать движение. Зафиксировать набранную скорость. На заранее нанесенной отметке произвести экстренное торможение, однократно нажав на педаль тормоза. После полной остановки измерить длину тормозного пути. Повторив процесс несколько раз, рассчитать среднее значение тормозного пути. Если по какой-то причине автомобиль отклонился от прямолинейной траектории, результат замера не учитывается.

Вычислить значение силы торможения по следующему алгоритму. Значение скорости, возведенное в квадрат, умножить на массу автомобиля. Полученную величину разделить на удвоенную длину тормозного пути. Конечный результат и будет равен силе торможения.

Более точное измерение силы торможения производится на специальном стенде. Колеса автомобиля помещаются на барабаны стенда. Замеры делают отдельно на передних и задних колесах. При помощи барабанов колеса раскручиваются до определенной скорости.

После этого приводится в действие тормозной механизм, а специальные датчики замеряют уровень противодействия колес вращательному движению барабанов. Полученный показатель выражается в процентном соотношении к весу автомобиля. Он является величиной силы торможения.

Своевременная диагностика и профилактика тормозной системы — залог уверенности водителя и гарантия безопасности пассажиров автомобиля

sovetclub.ru

Смотрите также

Как автолюбителю ездить в снег и по снегу
Как выехать за границу на арендованной машине
Как правильно настроить зеркала заднего вида
Как завести авто в холод
Как начать движение автомобиля
Если машину занесло зимой
Как плавно переключаться
Советы начинающим водителям
Как спрятать магнитолу
Как научиться водить машину
Как найти карты для навигатора

Источник

Рассмотрим физические процессы происходящие при торможении. Оценим влияние массы автомобиля и его скорости на тормозной путь. Поговорим о коэффициенте трения.

Задача тормозов — поглащение кинетической энергии, которой обладает движущийся автомобиль. Кинетическая энергия это половина произведения массы на квадрат скорости: E = m·v²/2. Рассмотрим вклад массы и скорости.

Вклад массы в кинетическую энергию

Вклад скорости в кинетическую энергию

Разгоняющийся автомобиль набирает кинетическую энергию, которую тормозам нужно будет преобразовать в тепловую

Оценим сколько мощности необходимо для остановки автомобиля массой в 1200 кг, движущийся на скорости 60 км/ч за 10 секунд. Выразив мощность через отношение энергии ко времени, получим 16.5 КВт или 22.5 л.с. Взяв время в одну секунду, мы получаем соответственно 165 КВт или 225 л.с. То есть чем быстрее мы хотим остановить автомобиль тем большую мощность должна поглотить тормозная система. Если бы вместо тормозов у нас была бы нагрузка в виде генератора — такую бы усредненную мощность за время торможения он выдал бы. С другой стороны, тормоза забирают у автомобиля энергию, которую ему передал двигатель и на гражданских автомобилях тормоза работают эффективнее мотора — время торможения заметно ниже времени разгона.

Тепло идет на нагрев тормозных колодок и дисков за счет трения, возникающего при их контакте. Количество выделяемого тепла зависит от силы, прижимающей колодку к диску, коэффициента трения между ними и площадью контакта. Колодки выполнены из фрикционного (обладающего высоким коэффициентом трения) материала, а сила прижима определяется максимальным давлением, развиваемым тормозным цилиндром. Тормозной диск должен иметь высокую теплопроводность и высокую теплоемкость — ему нужно быстро поглощать много тепла.

Раскаленный до красна тормозной диск

И вот мы имеем большой тормозной диск с перфорацией, чтобы увеличить площадь для рассеивания тепла, колодку обладающую высоким коэффициентом трения, подняли максимальное рабочее давление в системе и уперлись в следующее ограничение — полная блокировка колес. Дальнейшее улучшение тормозной системы бесполезно, мы и так уже платим большую цену: из-за больших тормозных дисков необходимы колеса большого радиуса с низким профилем, тяжелые тормозные диски и массивные суппорта увеличивают неподрессоренную массу подвески, а высокий коэффициент трения колодок делает торможение слишком резким (теряем комфорт). Итак, мы получили тормозную систему, способную заблокировать колеса на любой необходимой скорости, и дальнейшее ее улучшение упирается в коэффициент сцепления резины с дорогой.

Решающий вклад в тормозные способности автомобиля вносит коэффициент трения покрышек с дорогой

А что с резиной?

Рассмотрим чем определяется сила трения покрышки об асфальт. По определению это произведение силы прижимающей автомобиль (сила тяжести) на коэффициент трения между колесом и асфальтом. Чем больше масса автомобиля, и чем выше коэффициент трения резины об асфальт, тем сложнее его сдвинуть с места при заблокированных колесах — тем лучше сцепление с дорогой. Приходим к тому, что для целесообразности дальнейшего улучшения тормозов нам необходимо увеличить два параметра — прижимную силу (массу автомобиля) и коэффициент трения (свойства резины). Но ведь с увеличением массы автомобиля увеличивается и кинетическая энергия, причем прямо пропорционально. Но и сила трения резины об асфальт тоже пропорциональна массе автомобиля. Получается что они друг друга компенсируют. Казалось бы, чем тяжелее автомобиль, тем сложнее его остановить, но ведь и прижимной силы у него больше, а следовательно при достаточной эффективности тормозной системы, масса автомобиля не влияет ни на время торможения, ни на тормозной путь — просто тормоза будут больше греться.

Коэффициент трения

Следовательно резина с хорошим коэффициентом трения (сцеплением с дорогой) будет позволять тормозной системе работать эффективнее, причем независимо от ширины (пятно контакта), рисунка протектора и количества колес. Площадь контакта (ширина колеса) вляет лишь на скорость износа покрышки. Ширина колеса (площадь пятна контакта) влияет на длину тормозного пути только в случае торможения с блокировкой колеса — за счет того что сгорает больше резины и нагревается больший участок асфальта, больше кинетической энергии переходит в тепловую. Выходит, что один из самых главных параметров шины, напрямую влияющий на длину тормозного пути — это коэффициент трения.

Зависимости тормозного пути от коэффициента трения между покрышкой и асфальтом при разных начальных скоростях без учета конструктивных особенностей покрышек и массы автомобиля

Из графика видно, что на скользких поверхностях (лед, снег, мокрый грунт) качество резины не существенно и только трением машину на льду не остановить. Нужно применять другие принципы — протектор, цепляющийся за неровности покрытия, грунтозацепы, цепи или шипы, вгрызающиеся в лед. Участок с коэффициентом трения до 0.8 примерно характеризует поведение обычного автомобиля на асфальте. Для сравнения приведены показатели болида формулы 1.

А что же на практике?

Итак, согласно классической теории трения масса автомобиля не влияет на длину тормозного пути. Но на практике не существует идеально ровных поверхностей, всегда есть неровности, которые цепляются друг за друга. Также не существует идеально чистых поверхностей (металлы всегда покрыты оксидной пленкой, на поверхности находятся грязь и жир). В месте контакта шины с дорогой происходит ее растяжение, деформация и сжатие, из-за чего на некотором участке пятна контакта шина проскальзывает (возникает скольжение). Все это зависит от нагрузки на шину и способность покрышки не подвергаться этим влиянием характеризуется ее индексом нагрузки. Также очень существенно на коэффициент трения влияет температура. Вообще, теория трения — это эмпирическая наука и главным предметом ее изучения является коэффициент трения. Этот коэффициент не является константой и находится в сложной зависимости от очень многих факторов и условий. Их влияния и учет заслуживают отдельного поста.

Источник

Проект по физике

«Сила трения. Тормозной путь.»

Оглавление

1. ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

1.1. Введение

1.2. Актуальность темы
исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Сила трения

2.2. Понятие тормозной путь
автомобиля

2.3. Особенности тормозного
пути. Все что нужно знать

2.4. Влияние механизмов
управления и тормозной системы на эффективность и безопасность

2.5. Физика торможения

3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1. Анкетирование

3.2. Эксперимент

Заключение

4. Список используемых
источников

Приложение 1.

Приложение 2.

Приложение 3.

Приложение 4.

Приложение 5.

Приложение 6.

Конечная цель физики —
описать вселенную одним-единственным уравнением, которое могло бы уместиться на
майке.
Леон Ледерман

1. ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

1.1.
Введение

Длину тормозного пути своего автомобиля должен знать каждый
водитель. Особенно важно понимать и осознавать, что длина торможения разнится
не только от статуса авто, но и от вида дорожного покрытия и времени года. Меня
заинтересовали вопросы, как понять – нужно ли нам учитывать тормозной путь,
когда мы пользуемся транспортом или переходим дорогу перед транспортом. Нужно
ли пешеходу и пассажиру общественного транспорта учитывать тормозной путь
автомобиля? Почему нельзя переходить проезжую часть дороги перед близко идущим
транспортом? Какое расстояние до движущегося транспортного средства считается безопасным?
Чем объяснить высокий процент травматизма на дорогах и дорожно-транспортных
происшествий?

Ответы на эти и многие
другие вопросы, связанные с движением тел, дают законы механики.

Гипотеза
исследования. Тормозной путь зависит от скорости и
от коэффициента сцепления шин с дорогой.

Основная цель данного проекта: исследовать факторы, от которых зависит тормозной путь.

Задачи:

1. Изучить литературу по данному
вопросу.

2.Провести анкетирование с целью выявить
осведомленность по теме исследования у одноклассников и систематизировать
полученную информацию.

3.Выяснить
зависимость тормозного пути от скорости и коэффициента сцепления шин с
дорогой.

4.Организовать
эксперименты, подтверждающие зависимости тормозного пути от скорости и
коэффициента сцепления шин с
дорогой.

5.Продумать и создать
демонстрационные эксперименты, доказывающие зависимость тормозного пути от
скорости транспорта и от коэффициента сцепления шин с дорогой.

6. Нарисовать информационные картинки
по физике «Занимательная физика. Сила трения. Тормозной путь»

7. Составить презентацию с
фотоотчетом по проекту.

Для достижения поставленных целей над
данным проектом работали по следующим направлениям:

1)
Теоретический анализ проблемы исследования

2)
Анкетирование;

3)
Эксперимент;

4)
Информационные картинки по физике
«Занимательная физика. Сила трения. Тормозной путь»

5)
Презентация с фотоотчетом

4) Выводы.

Практическая значимость
Данный проект может быть использован в качестве учебного пособия на уроках
физики при изучении соответствующих тем, на занятиях кружков и секций.

Проект может быть предложен в
качестве самостоятельного источника информации для подготовки сообщений
учащимися.

Электронная презентация проекта и информационные
картинки по физике «Занимательная физика. Сила трения. Тормозной путь» может
быть использована в качестве наглядного пособия при изучении темы и повышения
интереса к изучению физических явлений.

Научный
интерес заключается в том, что в процессе
изучения данного вопроса получены некоторые сведения о практическом применении
явления тормозного пути.

Чтобы
узнать, от каких факторов зависит тормозной путь, мною была изучена следующая
литература:

1) Механика.
Молекулярная физика и теплота. / Бытько Н.Д. Физика, ч.1 и 2 –М: – М: Дрофа,
2012 г.

В
пособие
включено большое число задач с решениями для лучшего понимания физики.
Приведено много примеров, показывающих связь физики с техникой.

2) Мир механики и техники: Кн. для учащихся. / Иванов А.С., Проказа А.Т.
– М: Просвещение, 1993 г.

В
книге на многочисленных примерах рассказывается об увлекательном мире техники,
основанном на механических закономерностях.

3) Элементарный учебник физики: Т.1 Механика. Молекулярная физика. Учебное
пособие. Под ред. Г.С. Ландсберга – М: «ФИЗМАТЛИТ» издательство (название в
кавычках), 2010 г.

Достоинством
данного пособия является глубина изложения физической стороны процессов и
явлений в природе и технике.

1.2.
Актуальность темы исследования

В нашей стране с каждым
годом происходит увеличение транспортных средств и дороги стали объектом
повышенной опасности, что приводит к необходимости изучения этого вопроса.

Длина тормозного пути часто оказывается
решающим фактором в критической ситуации на дороге. Лишний метр, прочерченный
покрышками по асфальту, может стоить не только разбитого бампера, но и жизни.

Те, кто в настоящий момент обучается
в школе, в будущем станут водителями или пешеходами, обязаны знать, что
тормозной путь зависит от начальной скорости и коэффициента сцепления шин с
дорогой.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ
ЧАСТЬ

2.1.
Сила трения

В
окружающем нас мире существует множество физических явлений: гром и молния,
дождь и град, электрический ток, трение и т.д.

Почему возникает трение, на что
влияет, от чего зависит сила трения? И, наконец, трение — это друг или враг?

Немного разбежавшись, можно лихо
прокатиться по ледяной дорожке. Но попробуйте сделать это на обычном асфальте. Впрочем,
и пробовать не стоит. Ничего не получится. Виновницей вашей неудачи станет
очень большая сила трения. По этой же причине сложно сдвинуть с места массивный
стол или, скажем, пианино.

В месте соприкосновения двух тел
всегда возникает взаимодействие, которое препятствует движению одного тела по
поверхности другого. Его и называют трением. А величину этого взаимодействия —
силой трения. (приложение 1.)

Представим себе, что вам надо
передвинуть тяжелый шкаф. Вашей силы явно не хватает. Увеличим «сдвигающую»
силу. Одновременно увеличивается и сила трения покоя. И направлена
она в сторону противоположную движения шкафа. Наконец, «сдвигающая» сила
«побеждает» и шкаф трогается с места. Теперь в свои права вступает сила
трения скольжения. Но она меньше силы трения покоя и дальше шкаф
передвигать значительно легче.

Вам, конечно, приходилось наблюдать,
как 2-3 человека откатывают в сторону тяжелый автомобиль с внезапно заглохшим
двигателем. Люди, толкающие автомобиль, никакие не силачи, просто на колеса автомобиля
действует сила трения качения. Этот вид трения возникает при
перекатывании одного тела по поверхности другого. Может катиться шарик, круглый
или гранёный карандаш, колеса железнодорожного состава и т. д. Этот вид трения
гораздо меньше силы трения скольжения. Поэтому совсем легко передвигать тяжелую
мебель, если она снабжена колёсиками.

Но, и в этом случае сила трения
направлена против движения тела, следовательно, уменьшает скорость тела. Если
бы не её «вредный характер», разогнавшись на велосипеде или роликах, можно было
бы наслаждаться ездой бесконечно долго. По этой же причине автомобиль с
выключенным двигателем ещё какое-то время будет двигаться по инерции, а затем
остановится.

Итак,
запоминаем, различают 3 вида сил трения:

ü трение
скольжения;

ü трение
качения;

ü трение
покоя.

Быстрота изменения скорости
называется ускорением. Но, поскольку, сила трения замедляет движение, то это
ускорение будет со знаком «минус». Правильно будет сказать, под действием
трения тело движется с замедлением.

Трение всегда сопровождается
повышением температуры соприкасающихся поверхностей.

Существуют
две причины, вызывающие это явление:

·
неровности на поверхности соприкасающихся
тел;

·
силы межмолекулярного притяжения.

Сила трения зависит от:

·
зависит от материала соприкасающихся
поверхностей;

·
кроме того, трение возрастает с
увеличением веса тела;

·
действует в сторону противоположную
движению.

Формула силы трения:

Fтр = kN

где:

Fтр — сила трения.

k — коэффициент трения, который отражает зависимость силы
трения от материала и чистоты его обработки.

N — это сила, действующая на опору.

Скажем, если металл катится по металлу k=0,18, если вы мчитесь на
коньках по льду k= 0,02 (коэффициент трения всегда меньше единицы);

Если
тело находится на горизонтальной поверхности, эта сила равна весу тела. Для
наклонной плоскости она меньше веса и зависит от угла наклона. Чем круче горка,
тем легче с нее скатиться и дольше можно проехать.

А, высчитав по этой формуле силу трения покоя шкафа, мы узнаем
какую силу нужно приложить, чтобы сдвинуть его с места.

Если на тело действует сила, под действием которой тело
перемещается, то всегда совершается работа. У работы силы трения свои
особенности: ведь она не вызывает движение, а препятствует ему. Поэтому,
совершаемая ею работа, всегда будет отрицательной, т.е. со знаком
«минус», в какую бы сторону не двигалось тело.

Силы трения сопровождают нас повсюду, принося ощутимый вред и
огромную пользу.

Вообразим, что исчезло трение. Изумленный наблюдатель увидел бы:
как рушатся горы, сами по себе выкорчевываются из земли деревья, ураганные
ветры и морские волны бесконечно властвуют над землей. Все тела сползают
куда-то вниз, транспорт разваливается на отдельные детали, поскольку болты без
трения не выполняют свою роль, невидимый безобразник развязал бы все шнурки и
узлы, мебель, не удерживаемая силами трения, сползла в самый низкий угол
комнаты.

Попытаемся убежать, спастись от этого хаоса, но без трения не
сможем сделать, ни шагу. Ведь именно трение помогает нам при ходьбе
отталкиваться от земли. Теперь понятно, почему зимой скользкие дороги посыпают
песком.

И в то же время иногда трение наносит значительный вред. Люди
научились уменьшать и увеличивать трение, извлекая из него огромную пользу.
Например, для перетаскивания тяжелых грузов придумали колеса, заменив трение
скольжение — качением, которое, значительно меньше трения скольжения. Потому,
что катящемуся телу не приходится цеплять множество мелких неровностей поверхности,
как при скольжении тел. Затем снабдили колёса шинами с глубоким рисунком
(протекторами). Оказывается, резина хорошо удерживает колеса на дороге, а
уголь, добавляемый в резину, придает ей чёрный цвет, нужную жёсткость и
прочность. Кроме того, позволяет при авариях на дороге, измерить тормозной
путь. Ведь при торможении резина оставляет четкий чёрный след. При
необходимости можно уменьшить трение, используя смазочные масла и сухую
графитовую смазку.

Замечательным изобретением явилось создание разного вида
шарикоподшипников. Их применяют в самых различных механизмах от велосипеда до
новейшего самолёта.

Когда тело в воде неподвижно, то трение о воду не происходит. Но
стоит ему начать движение, возникает трение, т. е. вода оказывает
сопротивление движению в ней любых тел. Значит, и берег, создавая трение,
«тормозит» воду. А, так как трение воды о берег уменьшает её скорость, то на
средину реки заплывать не стоит, ведь там течение гораздо сильнее. Рыбы и
морские животные имеют такую форму, чтобы трение их тел о воду было
минимальным.

Такую же обтекаемость конструкторы придают и подводным лодкам.

2.2.
Понятие тормозной путь
автомобиля

Тормозной
путь автомобиля — расстояние, пройденное АТС от начала до конца
торможения. Нормативные значения тормозного пути
автотранспортных средств при определенных условиях приведены в
разделе требования к тормозному управлению «Автотранспортные
средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки».
(приложение 2.)

«Автотранспортные средства.
Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки»
предусматривает методику пересчета нормативов тормозного пути в зависимости от
начальной скорости торможения АТС, т.е. скорости, превышающей 40 км в час.

Для этого приводится следующая
формула:

St = AVо
+ Vо2/26 Jуст., где

Vо — начальная скорость торможения
АТС, км/ч;

Jуст — установившееся замедление,
м/с2;

А — коэффициент,
характеризующий время срабатывания тормозной системы.

При пересчетах нормативов тормозного
пути Sт следует использовать значения коэффициента А и
установившегося замедления Jуст для различных категорий АТС.
(приложение 2.)

Далее приводятся значения тормозного
пути для различных скоростных режимов, рассчитанных по данной методике.

Рис. 2. Исходные данные для расчета норматива тормозного пути ST
АТС в снаряженном состоянии А

3. Тормозной
путь автомобиля является основным составляющим длины остановочного пути.

Остановочный путь — это
расстояние, которое проходит автомобиль с момента обнаружения водителем
опасности на дороге до полной остановки. Остановочный путь будет больше
тормозного пути на величину в метрах за время реакции водителя и за время
срабатывания тормозной системы.

Время реакции водителя составляет от
0,4 до 1,2 с и зависит от профессионализма водителя и его физического и психо —
эмоционального состояния (время реакции увеличивается при усталости,
заболеваниях, резко возрастает при алкогольном или
наркотическом опьянении).

Время срабатывания тормозной
системы — это время с момента нажатия на педаль тормоза до приведения в
действие тормозного устройства. Зависит от качества и состояния тормозной
системы, обычно составляет до 0,4 сек у тормозов с гидравлическим приводом и до
0,8 сек у тормозов с пневматическим приводом.

4. Тормозной путь автомобиля,
кроме начальной скорости торможения, зависит от множества других дополнительных
факторов. Это состояние тормозов, состояние шин, наличие АБС, вид
дорожного покрытия, погодные условия. Обобщающим показателем состояния шин и
дорожных условий является коэффициент сцепления шин с дорогой. Коэффициент
сцепления колеса с опорной поверхностью – это отношение результирующей
продольной и поперечной сил реакций опорной поверхности, действующих в контакте
колеса с опорной поверхностью, к величине нормальной реакции опорной
поверхности на колесо.

Согласно краткого автомобильного
справочника (НИИАТ, 1983год) значения коэффициента сцепления при скорости 40 км
в час (приложение 2).

Вывод: из таблицы видно, что
тормозной путь автомобиля увеличивается при типе поверхности и сухой
поверхности.

2.3.
Особенности тормозного пути. Все что нужно
знать

Все автопроизводители
автомобилей любят хвастаться своей продукцией,
рекламируя различные технические характеристики, заостряя внимание на динамики
разгона с 0-100 км/ч. Но практически не одна автомобильная компания не говорит
о том, насколько быстро останавливается тот или иной автомобиль. По нашему
мнению, подобные данные крайне необходимы, чтобы напомнить водителям, что
движущейся объект на дороге нельзя остановить мгновенно. Естественно, у каждого
автомобиля из-за особенностей тормозной системы свой индивидуальный тормозной
путь.

Естественно, надо понимать, что чем
выше ваша скорость автомобиля, тем длиннее будет тормозной путь в случае
экстренного торможения. Также надо учитывать погодные условия, дорожное
покрытие и состояние резины колес. Заучив как таблицу умножения параметры тормозного
пути на разной скорости вы сможете лучше контролировать автомобиль во время
движения, поддерживать правильную дистанцию, и в случае необходимости сможете
вовремя экстренно затормозить, чтобы избежать аварии.
Особенно эта важно для всех водителей-новичков, которые только недавно получили
права.

Конечно, любой тормозной путь зависит
от скорости движения машины. Но это еще не все. От того какой итоговый
результат покажет та или иная машина зависит от технических характеристик
транспортного средства, дорожные и погодные условия, техническое состояние
автомобиля и износ резины.

Но и это еще не все. Важную роль
также играет реакция водителя на препятствие на дороге. Да, от того, как мы
среагируем на опасность в пути, зависит итоговый тормозной путь.

Из таблицы средних значений
тормозного пути (приложение 3) при определенных скоростях из которой вы можете
увидеть два основных важных параметра, которые влияют на итоговое расстояние
торможения автомобиля.

Как можно увидеть тормозной путь на
прямую зависит от скорости автомобиля и реакции
автомобиля перед торможением. Ведь чем больше скорость движения, тем быстрее
должны среагировать, приняв решение нажать педаль тормоза. Но на большой
скорости пока автомобиль за считанные доли секунды примете решение о торможении
и нажмете педаль тормоза вы проедете за это время определенное расстояние, что
в конечном итоге и отразится на итоговом значении тормозного пути.

Недавно проведено исследование,
которое показало сколько в среднем проезжает водитель лишнего пути, прежде чем
примет решение нажать педаль тормоза. В итоге полученные результаты сложили со
средними значениями тормозного пути на определенных скоростях (замер с момента
нажатия педали тормоза). В результате исследования были полученные итоговые данные о длине тормозного пути с учетом реакции
автомобиля перед нажатием педали тормоза. (приложение 3)

Рис.
3. Итоговые данные о длине тормозного пути с учетом реакции автомобиля перед
нажатием педали тормоза. (м)

Как мы уже сказали на тормозной путь
может отличаться в зависимости от различных факторов.

Вот главные факторы, которые напрямую
влияют на тормозной путь:

Скорость.

Как вы можете увидеть на картинке
выше и в таблице, высокая скорость автомобиля приводит к увеличенному
тормозному пути. Но как видите помимо скорости также играет роль скорость вашей
реакции перед тем как нажмете педаль тормоза. В среднем у большинства людей
скорость реакции на экстренную ситуацию на дороге и при принятии решения о
торможении примерно одинакова. Как можно увидеть из таблицы выше чем выше
скорость, тем длиннее будет пройденный путь до того момента пока мы не нажмем
педаль тормоза. И это с учетом того что скорость нашей реакции не изменяется.

Это весомый аргумент чтобы побудить
водителей не нарушать скоростной режим. Особенно
в населенных пунктах в черте города. Вот почему во многих городах установлена
ограничение скорости в 40 км/час.

Дорожные условия.

Также необходимо знать, что на мокрой
или обледенелой дороге тормозной путь, конечно, увеличивается. Дело в том, что
на скользкой поверхности сцепление автомобиля с дорогой снижается, что и
приводит в случае торможения к увеличению тормозного пути.

Например, в гололед тормозной путь
любого автомобиля может увеличиться в десятки раз.

Состояние алкогольного или
наркотического опьянения.

Управление автомобилем в состоянии
алкогольного или наркотического опьянения на самом деле также влияет на
итоговый тормозной путь машины. Дело в том, что алкоголь или наркотики снижают
скорость реакции водителя в несколько раз. Соответственно все движения за рулем
будут осуществляться медленнее. Но это может быть не заметным со стороны. Но на
самом деле реакция пьяного водителя действительно будет снижена. Но на дороге
обычно все решают миллисекунды. Именно поэтому водитель в пьяном состоянии за
рулем очень опасен. Ведь в случае экстренного торможения водитель в состоянии
алкогольного или наркотического опьянения нажмет тормоз при необходимости с запоздалой
реакцией. В итоге автомобиль прежде, чем начнет останавливаться проедет
дополнительно приличное расстояние, что в конечном итоге добавит тормозному
пути лишних метров.

Шины.

Шины также являются важным фактором,
который влияет на итоговый тормозной путь автомобиля. Во-первых, длина
тормозного пути зависит от степени износа протектора резины, а также от марки
покрышек. Естественно, чем дороже марка и модель резины, тем больше она
обеспечивает сцепление с дорогой. Кроме того, на мокрой дороге, тормозной путь
зависит от состояния протектора резины и от его спецификации. Если резина
изношена, то глубина протектора будет небольшой, что приведет к невозможности
достаточного отвода воды с покрышек. В результате уменьшиться сцепление с
дорогой, что в свою очередь влияет на тормозной путь машины при торможении.

В том числе не стоит забывать и
давлении в шинах, которое необходимо поддерживать в соответствии с
рекомендациями автопроизводителя. Помните, что низкое давление в шинах (или
слишком высокое) приведет к увеличению тормозного пути на любой дороге. Поэтому
очень важно не только следить за состоянием покрышек и вовремя менять их на
новые, но и периодически проверять давление в них.

Техническое состояние транспортного
средства.

Конечно, любой автомобиль должен
выезжать на дорогу только в приемлемом техническом состоянии. Для этого нужно
периодически проводить плановую диагностику всех важных систем автомобиля, а
также вовремя проводить техническое обслуживание и необходимый ремонт.

Помните, что техническое состояние
автомобиля напрямую влияет на тормозной путь в случае торможения.

Например, плохие тормозные колодки,
тормозные диски или барабаны и старая тормозная жидкость могут привести к
увеличению тормозного пути в два раза.

Помните также что помимо технического
состояния транспортного средства вы должны содержать машину в чистом виде.
Например, грязное лобовое стекло может стать причиной того вы что-то не увидите
(или не вовремя заметите) на дороге и слишком поздно нажмете на педаль тормоза.
В итоге ваш тормозной путь может существенно увеличиться, что естественно
приведет к аварии.

В том числе грязные передние фары
могут недостаточно освещать дорогу в темное время суток. В таком случае вы
рискуете вовремя не заметить опасность на дороге и среагируете слишком поздно,
увеличив тем самым тормозной путь.

Отвлечение внимания на дороге.

Когда мы за рулем мы
должны быть максимально внимательны и сосредоточены на дороге. Но, к сожалению,
нас часто многое отвлекает на дороге, в результате чего наша реакция за рулем
снижается, что приводит часто к ДТП.

Например, главный враг водителя — это
мобильный телефон, смартфон и
планшет. Согласно действующему законодательству, в нашей стране действует
запрет на использование мобильных устройств во время движения за рулем
автомобиля. Но, к сожалению, этот закон мало кто соблюдает в России.

Но этот запрет на самом деле сделан
неспроста. Дело в том, что согласно исследованиям, разговоры по сотовому
телефону за рулем автомобиля отвлекают водителя и снижают внимание. В том числе
из-за мобильного телефона реакция водителя сильно падает. Например, официально
установлено что водитель ведущий разговоры по мобильному телефону во время
движения начинает себя вести так как водитель управляющий автомобилем в состоянии легкого алкогольного опьянения. Почему так происходит?
Все дело в том, что наш мозг не безграничен и не может обрабатывать слишком
много информации одновременно. В итоге, когда мы разговариваем по телефону за
рулем наша реакция, снижается в несколько раз, что часто и становится причиной
аварии. Например, из-за того, что водитель не вовремя начал тормозить, что в
итоге привело к увеличению тормозного пути.

Все вышеуказанные факторы
напрямую влияют на итоговый тормозной путь в случае торможения автомобиля. Ведь
все эти вещи приводят к увеличению времени для полной остановки, что в конечном
итоге ведет к более длинному тормозному пути.

Конечно, мы указали не
все причины, по которым может увеличиться тормозной путь. На самом деле их
существует огромное количество. Но мы указали самые важные факторы, которые
оказывают непосредственное влияние на тормозной путь любого транспортного
средства.

2.4.
Влияние механизмов управления и тормозной
системы на эффективность и безопасность

Чем легче и удобнее рулевое
управление, меньше радиус поворота, больше предельная скорость при повороте и
меньше количество энергии, затрачиваемое на управление при движении по заданной
траектории, тем лучше управляемость и поворачиваемость машины, а следовательно,
выше ее производительность и экономичность.

Повышение рабочих скоростей приводит
к ухудшению поворачиваемости и качества работы при выполнении
сельскохозяйственных процессов, а при увеличении радиусов поворота на
поворотных полосах больше уплотняется почва, а следовательно, снижается
урожайность сельскохозяйственных культур.

Итак, рулевое управление должно
обеспечивать сохранение заданного направления движения (заданного курса), а при
соответствующем воздействии изменять его по требуемой траектории, от чего
зависит безопасность движения.

Способность к принудительному
снижению скорости и быстрой остановке — важнейшее свойство машины, влияющее на
ее эксплуатационные показатели (производительность, расход топлива и др.) и
имеющее большое значение для безопасности движения.

Техническое состояние тормозной
системы существенно влияет на безопасность движения (приложение 4).

Приведены значения тормозного пути
автомобилей от начала действия тормозного механизма. Однако общий тормозной
путь машины в действительности больше. Слагаемые общего тормозного пути:

ü путь,
пройденный автомобилем за период времени от момента принятия водителем решения
тормозить до момента нажатия на педаль тормоза (время реакции водителя)

ü путь,
пройденный автомобилем за время срабатывания привода тормозной системы

ü непосредственно
тормозной путь, когда начинается торможение

Следовательно, в действительности от
принятия водителем решения о торможении и до полной остановки машина проходит
гораздо больший путь. Время реакции водителя составляет 0,4…2 с в зависимости
от его физического и психоэмоционального состояния. Время срабатывания привода
тормозной системы при ее полной исправности должно быть 0,6…0,9 с.

Длина тормозного пути зависит от силы
сцепления шин автомобиля (трактора) с дорожным покрытием, состояния дорожного
покрытия, скорости движения, исправности тормозной системы, состояния шин и
давления воздуха в них. На мокром асфальтобетоне по сравнению с сухим тормозной
путь увеличивается примерно на 30 %, при гололеде — в 5…10 раз. Все это
ухудшает условия безопасности работ на тракторах и автомобилях. Тормозной путь
пропорционален квадрату скорости движения. Например, если скорость автомобиля
увеличивается в 3 раза (с 20 до 60 км/ч), то тормозной путь возрастает в 9 раз
и т. д.

2.5.
Физика торможения

Речь идет о кратчайшем,
экстренном, то есть минимально возможном тормозном пути. Утяжеляя машину, мы, с одной
стороны, увеличиваем ее инертность и осложняем торможение. С другой
стороны, мы сильнее прижимаем шины к дороге, увеличиваем сцепление шин с
дорогой и повышаем тормозные возможности машины. Эти два эффекта компенсируют
друг друга в равной степени, и, в конечном итоге, масса не влияет на длину
тормозного пути.

Массы в природе две: инертная и
гравитационная.

Инертная масса mи – масса,
которая «отвечает» за сопротивление движению тела. Чем тяжелее тело,
тем сложнее привести в его движение или остановить, если оно движется.

В механике об этом говорит 2-й закон
Ньютона:

a
= F/mи

то
есть ускорение (замедление) тела пропорционально действующей на него силе и
обратно пропорционально инертной массе тела. Или в более привычной формулировке
этот закон выглядит как

F
= mи a

Инертная масса осложняет торможение. Это
как раз то, о чем думает большинство водителей: чем тяжелее машина, тем
сложнее ее остановить (а также и разогнать) и, якобы, тем длиннее
тормозной путь. Остановить машину действительно сложнее, не спорим, но
тормозной путь есть возможность сохранить — для этого нужно лишь затратить
больше энергии. В этом нам поможет второе понятие массы.

Гравитационная масса mг –
масса, которая «отвечает» за взаимное притяжение тел, в частности, за притяжение
тел к Земле. Чем тяжелее тело, тем больше сила тяготения и тем сильнее
тело давит на опору (пол, дорогу и т.д.).

А
об этом в механике говорит закон всемирного тяготения Ньютона:

F
= G mг1 mг2/r2

Или, проще, сила притяжения двух тел
пропорциональна массам (гравитационным) этих тел и обратно пропорциональна
квадрату расстояния между ними.

Эта
формула упрощается для тела в поле тяготения Земли:

F
= mг g

где
mг – гравитационная масса тела, а g – ускорение свободного падения, равное
9,81 м/с2

Гравитационная масса помогает
торможению. Применительно к разговору о тормозном пути это означает,
что чем тяжелее машина, тем сильнее она давит на колеса, тем лучше
прижимает их к дороге и тем лучше сцепление шин с дорогой. Ведь, согласно
закону Кулона, сила сила трения покоя (в нашем случае —
сила сцепления шин с дорогой, она же – «держак» на гоночном жаргоне)
пропорциональна весу тела N:

Fтр =
k N = k mг g

где
mг – гравитационная масса машины, k – коэффициент сцепления шин с дорогой,
g – ускорение свободного падения.

Тогда, чем больше масса
автомобиля, тем выше сила сцепления шин с дорогой и тем сложнее тормозам
заблокировать колеса.

Одна
масса мешает, другая — помогает. Что победит?

В итоге, инертная масса
увеличивает инерцию машины, а гравитационная масса улучшает сцепление шин с
дорогой и тормозной потенциал машины. Одно удлиняет тормозной путь, а другое
пытается укоротить его.

Нам
поможет закон сохранения энергии. На языке физики процесс торможения выглядит
как закон сохранения энергии:

mи v2/2
= Fтр s

т.е.
кинетическая энергия машины с инертной массой mи и скоростью v при
торможении переходит в тепло за счет работы силы трения Fтр, которая
затрачивается на замедление машины на участке пути длиной s (собственно,
тормозной путь).

Машина тормозит не тормозами, а
шинами. Как мы писали выше, сила трения Fтр равна kmг g –
произведение коэффициента трения k, гравитационной массы mг и ускорения
свободного падения g.

Подставим значения силы сцепления
Fтр = k mг g в закон сохранения энергии:

mи v2/2
= k mг g S

Инертная и гравитационная массы
противодействуют друг другу в равной степени. А теперь ключевой момент. Еще
Ньютон доказал, а Эйнштейн в свое время постулировал, что инертная и
гравитационные массы равны. На сегодняшний день это проверено многократными
экспериментами с высокой степенью точности. Эти массы имеют абсолютно разный
физический смысл, но в килограммах это всегда одно и то же.

И
тогда заменяем инертную и гравитационную массы на «просто массу»:

m
v2/2 = k m g S

Теперь
массы можно успешно сократить, и останется:

v2/2
= k g S

Отсюда
получаем тормозной путь, не зависящий от массы:

S = v2/(2
k g)

где
v – скорость движения машины до начала торможения, k – коэффициент сцепления
шин с дорогой, g – ускорение свободного падения.

Содной стороны, масса увеличивает
инертность машины и создает препятствие тормозам. С другой стороны, масса
увеличивает сцепление шин с дорогой и помогает тормозам. Эти два эффекта
компенсируют друг друга в равной степени, и, в конечном итоге, масса не влияет
на длину тормозного пути.

Скорость зависит только от водителя,
g – постоянна, а коэффициент сцепления k зависит от состава резины протектора
шины и от качества дорожного покрытия. Выходит, тормозной путь зависит от
скорости, качества шины и качества дороги. При этом под качеством шины
понимается именно состав резины. А от ширины профиля шины и площади пятна
контакта сила сцепления шины с дорогой не зависит, как и не
зависит тормозной путь.

Размеры тормозных дисков, материалы
колодок и прочее устройство тормозных механизмов важны для машины, но не могут
влиять на тормозной путь напрямую, поскольку он ограничивается сцеплением шин с
дорогой.

Таким образом, мы можем говорить
о независимости тормозного пути от массы машины, если она соответствует
общепринятым нормам безопасности: на машине с загрузкой, не
превышающей допустимую производителем, штатные тормоза должны быть способны
заблокировать колеса (или включить АБС) на штатных шинах. Однако главное при
торможении — шины. Выходит, и Жигули, и Ferrari затормозят с примерно
одинаковым тормозным путем, если тормоза у всех исправны, а на колеса
установлены одни и те же шины. Возможна разница за счет разного времени
срабатывания тормозной системы, а также за счет разных алгоритмов торможения
водителя и АБС. Но эта разница будет куда меньше по сравнению с тем, когда одни
и те же Жигули (или Ferrari) будут тормозить сначала на Michelin, а потом на
отечественной Каме.

Рекомендации:

Маленькая легковая машина
не дает преимуществ при торможении.

Выбирая машину при покупке не думайте, что маленький городской
автомобильчик будет более безопасный по сравнению с минивэном и тем более фурой
лишь потому, что легче и, якобы, лучше тормозит. Не лучше он тормозит, а если и
лучше, то масса тут ни при чем. Будьте бдительны, если управляете маленьким
авто. Особенно, когда едете сзади фуры: не приближайтесь к ней и не
думайте, что в случае чего она будет останавливаться долго, а вы-то уж точно
успеете остановиться. Сохраняйте безопасную дистанцию, независимо от разницы в
массах машин.

Сохраняйте самообладание,
управляя загруженной машиной.

Если вам предстоит путь на машине с пассажирами и полным
багажником, будьте бдительны, но не теряйте самообладание при торможении. Да,
вам покажется, что торможение стало хуже. Но это лишь потому, что вы привыкли к
другому усилию на педали тормоза. Нажимайте на тормоз сильнее обычного,
и машина затормозит так, как вам нужно. Но и после разгрузки
автомобиля не теряйте голову — ведь машина станет более чутко отзываться на
нажатие педали тормоза, но это иллюзия: тормозной путь не станет короче.

Не перегружайте машину.

У каждой машины есть свое
предназначение для использования и своя допустимая нагрузка. Если ее превысить,
то шины и тормоза могут перегреться, а то и вовсе испортиться. В любом случае,
они не справятся с задачей торможения. Тормозной путь заметно увеличится, и
это, как вы понимаете, может привести к ДТП.

3.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1.
Анкетирование

Цель:
выявить уровень знаний по теме у одноклассников.

В анкетирование участвовали ученики
10 класса в количестве 30 человек

1.
Укажите
цифрами, в порядке возрастания, на дороге с каким покрытием быстрее остановится
велосипедист?

А) сухой асфальт;

Б) песок;

В) лёд;

Г) мокрый асфальт;

Д) трава;

Е) гравий (щебень).

Ответ: В, Д, Б, Е, Г, А

2.
У
велосипедиста, какой массы будет длиннее тормозной путь?

А) человек массой 20 – 40 кг;

Б) человек массой 40 – 60 кг;

В) человек массой 60 – 80 кг.

Ответ: В

3.
Съезжая с горки,
какой высоты велосипедист быстрее остановится?

А) горка высотой 1 м;

Б) горка высотой 3 м;

В) горка высотой 5 м.

Ответ: А

4.
Как зависит
длина тормозного пути от скорости движения?

А) чем больше скорость, тем меньше тормозной путь;

Б) чем больше скорость, тем больше тормозной путь;

В) тормозной путь от скорости движения не
зависит.

Ответ: Б

5.
Можно ли
перебегать дорогу перед близко идущим транспортом?

А) если быстро бегаешь, то перебегать можно;
Б) нельзя, так как ни одна машина мгновенно остановиться не может;

В) в зависимости от ситуации.

Ответ: Б

6.
Один
автомобиль едет со скоростью 10 км/ч, а другой – 30 км/ч. Который из них
остановится раньше, если водители станут тормозить одновременно?

A) первый;

Б) второй;

В) одновременно;

Г) не знаю.

Ответ: А

7.
На какой
дороге легче остановить автомобиль?

А) на сухой;

Б) на мокрой;

В) на обеих одинаково легко.

Ответ: А

8.
Как можно
уменьшить трение?

А) смазать поверхности соприкасающихся тел;
Б) прижать тела друг к другу;
В) сгладить поверхности;

Ответ А, В

9.
Сила трения
направлена

А) в любую сторону;

Б) в сторону движения;

В) в сторону противоположную движению.

Ответ В

10.
При смазке
трущихся поверхностей сила трения

A) не изменяется;

Б) уменьшается;

В) увеличивается.

Ответ: Б

Из
нашего анкетирования видно, что уровень знаний по всем вопросам отличается, среднее
значение: высокий уровень – 30%, средний уровень – 60%, низкий уровень 10%

Рис. 4. Уровни знания темы (%)

3.2.
Эксперимент

Существует несколько формул расчета
тормозного пути. В их основе лежит второй закон Ньютона.

Основной тормозной путь транспортного
средства можно определить по формуле:

S = V²о/2gµ,

где:

S – тормозной путь в метрах;

Vо – скорость движения транспортного
средства в момент начала торможения в м/сек;

g – ускорение силы тяжести, равное
9,81 м/с²;

µ – коэффициент сцепления шин с
дорогой.

Приведенная формула годится лишь при
одновременном торможении всех колес до “юза”.

Из формулы видно, что тормозной путь
зависит только от скорости и коэффициента сцепления шин с дорогой. Однако
значение последнего может измениться в зависимости от вида и состояния
дорожного покрытия, типа шин транспортного средства и давления воздуха в них.

Мы в своем эксперименте использовали
транспортное средство-велосипед ROCKRIDER.

1. Зависимость тормозного пути от скорости велосипеда

Таблица
7

Скорость движения велосипеда, км/ч	10	15	18	20
Тормозной путь по сухой дороге, м	0,43	О.97	1,4	1.7

Таблица 8

Скорость движения велосипеда, км/ч	10	15	18	20
Тормозной путь по мокрой дороге, м	0.78	1,76	2.5	3.12

Таблица 9

Скорость движения велосипеда, км/ч	10	15	18	20
Тормозной путь по зимней укатанной снежной дороге.	1,3	2,9	4,2	5.2

Таблица 10

Скорость движения велосипеда, км/ч	10	15	18	20
Тормозной путь по дороге, покрытой ледяной коркой, м	3,2	7,2	10,4	12,8

Вывод:
чем больше скорость, тем длиннее тормозной путь. При движении автомобиля и по
сухой летней, и по скользкой зимней дороге тормозной путь и время торможения
зависят от начальной скорости, причём тормозной путь прямо пропорционален
квадрату начальной скорости

2.Зависимость тормозного пути от коэффициента сцепления шин с
дорогой.

Таблица 11

Скорость движения автомашины, км/ч	10	15	18	20
Тормозной путь по сухой дороге, м	0,43	О.97	1,4	1.7
Тормозной путь по мокрой дороге, м	0.78	1,76	2.5	3.12
Тормозной путь по зимней укатанной снежной дороге.	1,3	2,9	4,2	5.2
Тормозной путь по дороге, покрытой ледяной коркой, м	3,2	7,2	10,4	12,8

Вывод: коэффициент сцепления с
дорогой зависит от погодных условий. Чем хуже дорога, тем ниже будет коэффициент
и длиннее тормозной путь.

Выводы

Мы
провели анкетирование и увидели, что не все знают тему трения и особенности
тормозного пути, и своим исследованием мы хотели повысить знания в данном
вопросе.

Исследования
показали, что:

1. Тормозной путь автомобиля зависит от скорости и от коэффициента сцепления шин с дорогой.

2. Для
обеспечения безопасности движения в любых дорожных условиях, при движении с
любой скоростью необходимо соблюдать следующее правило: остановочный путь
должен быть меньше расстояния видимости.

3.     При
движении автомобиля и по сухой летней, и по скользкой зимней
дороге тормозной путь и время торможения зависят от начальной скорости, причём
тормозной путь прямо пропорционален квадрату начальной скорости, а   время
торможения – её первой степени (t ~ 0);

4. Поскольку
зимой коэффициент трения резины по асфальту уменьшается, тормозной путь и время
торможения увеличиваются;

5. Для
остановки транспорта требуется время и пространство: нельзя переходить дорогу
перед близко идущим транспортом. Об этом следует помнить во избежание ДТП как
пешеходам, так и автомобилистам.

6. Исследование
свое мы зафиксировали на фотоотчете и представили его в презентации. Так же мы
нарисовали информационные картинки по физике «Занимательная физика. Сила
трения. Тормозной путь», чтобы привлечь одноклассников к изучению физики,
продемонстрировав, что это интересно и познавательно.

Рекомендации:

Подготовить цикл открытых занятий с
учителем физики по теме исследования в занимательной форме с использование
нетрадиционных форм проведения уроков (например – мозговой штурм составление
комиксов по физики и другие)

Заключение

Многих аварий можно было бы избежать,
если бы водители следовали золотому правилу – держи дистанцию. В работе мы
выяснили, какую дистанцию нужно соблюдать для собственной безопасности и как
определить нужную дистанцию. Если руководствоваться официальными
рекомендациями, то можно понять, что безопасным является расстояние, которое
позволяет не допустить аварию. Однако нормативный документ не указывает,
сколько метров в этой безопасной дистанции и не даёт никаких указаний по её
определению. (см. приложение «Популярная методика» опытных водителей). Теперь мы точно знаем, от чего зависит тормозной путь. Если
говорить более конкретно, тормозной путь зависит: от скорости и коэффициента
сцепления шин с дорогой.

Мы провели серию экспериментов, проделали примерно такие же опыты,
как и ученые, и получили примерно такие же результаты. Получилось, что
экспериментально мы подтвердили все утверждения, высказанные нами.

Нами была создана серия экспериментов, помогающих понять и
объяснить некоторые «трудные» наблюдения.

Но самое главное – мы поняли, как здорово добывать знания самим,
а потом делиться ими с другими.

4. Список
используемых источников

1.
Элементарный учебник физики: Учебное
пособие. В 3-хт. /Под ред.Г.С.Ландсберга. Т.1 Механика. Молекулярная
физика.М.:Наука, 1985, 218 с.

2.
Иванов А.С., Проказа А.Т. Мир механики и
техники: Кн. для учащихся. – М.: Просвещение, 1993.

3.
Бытько Н.Д. Физика, ч.1 и 2. Механика.
Молекулярная физика и теплота.М.: Высшая школа, 1972, 336 с.

4.
В.А.Касьянов. Физика 10 класс.- М.:
Дрофа, 2003, 412 с.

5.
http://www.avtodot.ru/sovetyi/opredelyaem-tormoznoy-put.html

6.
http://www.auto-for-you.ru

7.
http://www.g-class.ru/index.asp?zz=m121272694

8.
http://www.off-road74.ru/school/book/10/

9.
http://autorelease.ru/termins/1712-chto-takoe-tormoznoj-put.html

10.
http://www.kaminsky.su/own/blog/242-fizika-tormozhenija

Приложение 1.

Рис. 1. Формула вычисления силы
трения

Приложение 2.

Таблица 1. Нормативы эффективности
торможения транспортного средства при проверках в дорожных условиях.

Наименование вида АТС	Категория АТС	Усилие на органе управления, Н	Тормозной путь АТС, м, не более
Пассажирские и грузопассажирские автомобили	М1	490	15,8
М2, М3	686	19,6
Легковые автомобили с прицепом без тормозов	М1	490	15,8
Грузовые автомобили	N1, N2, N3	686	19,6

Таблица 2. Значения
коэффициента А и установившегося замедления Jус

Наименование АТС	Категория АТС (тягач в составе автопоезда)	Исходные данные для расчета норматива тормозного пути ST АТС в снаряженном состоянии
А	J уст, м/с2
Пассажирские и грузопассажирские автомобили	М1	0,10	5,2
М2, М3	0,15	4,5
Легковые автомобили с прицепом	М1	0,10	5,2
Грузовые автомобили	N1, N2, N3	0,15	4,5
Грузовые автомобили с прицепом (полуприцепом)	N1, N2, N3	0,18	4,5

Таблица 3. Значения коэффициента
сцепления при скорости 40 км в час

Тип покрытия	Коэффициент сцепления с дорогой
Сухая поверхность	Мокрая поверхность
Асфальтобетонное, цементобетонное покрытие	0,7-0,8	0,35-0,45
Щебеночное покрытие	0,6-0,7	0,3-0,4
Грунтовая дорога	0,5-0,6	0,2-0,4
Дорога, покрытая укатанным снегом	0,2-0,3	0,2-0,3
Обледенелая дорога	0,1-0,2	0,1-0,2

Приложение 3.

Рис. 3. Средние значение
тормозного пути при определенных скоростях.

Таблица 4. Итоговые
данные о длине тормозного пути с учетом реакции автомобиля перед нажатием
педали тормоза.

Скорость	Расстояние, которое проезжает автомобиль пока водитель не нажмет педаль тормоза	Тормозной путь с момента начала торможения (с момента нажатия педали тормоза)	Общая длина тормозного пути
32 км/ч	6м	6м	12м или три длины автомобиля
48 км/ч	9м	14м	23м или шесть длин автомобиля
64 км/ч	12м	24м	36м или девять длин автомобиля
80 км/ч	15м	38м	53м или тринадцать длин автомобиля
96 км/ч	18м	55м	73м или восемнадцать длин автомобиля
112 км/ч	21м	75м	96м или двадцать четыре длины автомобиля

Приложение 4.

Таблица 6. Тормозной путь
и допустимое замедление автомобиля (начальная скорость торможения 40 км/ч)

Автомобиль	Тормозной путь, м, не более	Установившееся замедление, м/с
Легковой	16,2	5,2
Грузовой	23	4
Автопоезд	25	4

Приложение 5.

Анкетирование

Уважаемые одноклассники, предлагаю Вам
ответить на представленные ниже вопросы, ответы внести в бланк!

1.
Укажите цифрами, в порядке возрастания, на дороге с каким покрытием быстрее
остановится велосипедист?

А)
сухой асфальт;

Б)
песок;

В)
лёд;

Г)
мокрый асфальт;

Д)
трава;

Е)
гравий (щебень).

2.
У велосипедиста, какой массы будет длиннее тормозной путь?

А)
человек массой 20 – 40 кг;

Б)
человек массой 40 – 60 кг;

В)
человек массой 60 – 80 кг.

3.
Съезжая с горки, какой высоты велосипедист быстрее остановится?

А)
горка высотой 1 м;

Б)
горка высотой 3 м;

В)
горка высотой 5 м.

4.
Как зависит длина тормозного пути от скорости движения?

А)
чем больше скорость, тем меньше тормозной путь;

Б)
чем больше скорость, тем больше тормозной путь;

В)
тормозной путь от скорости движения не зависит.

5.
Можно ли перебегать дорогу перед близко идущим транспортом?

А)
если быстро бегаешь, то перебегать можно;

Б)
нельзя, так как ни одна машина мгновенно остановиться не может;

В)
в зависимости от ситуации.

6.
Один автомобиль едет со скоростью 10 км/ч, а другой – 30 км/ч. Который из них
остановится раньше, если водители станут тормозить одновременно?

A)
первый;

Б)
второй;

В)
одновременно;

Г)
не знаю.

7.
На какой дороге легче остановить автомобиль?

А)
на сухой;

Б)
на мокрой;

В)
на обеих одинаково легко.

8.
Как можно уменьшить трение?

А)
смазать поверхности соприкасающихся тел;

Б)
прижать тела друг к другу;

В)
сгладить поверхности;

9.
Сила трения направлена

А)
в любую сторону;

Б)
в сторону движения;

В)
в сторону противоположную движению.

10.
При смазке трущихся поверхностей сила трения

A)
не изменяется;

Б)
уменьшается;

В)
увеличивается.

Ответы на вопросы

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

Приложение 6.

Информационные картинки

«Занимательная
физика. Сила трения. Тормозной путь»

Силами
сухого трения называют силы, возникающие при соприкосновении
двух твердых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки.
Они всегда направлены по касательной к соприкасающимся
поверхностям.

Сухое
трение, возникающее при относительном покое тел, называют трением покоя. Сила трения покоя всегда
равна по величине внешней силе и направлена в противоположную сторону

Рисунок
Сила трения покоя (υ = 0).

Сила трения
покоя не может превышать некоторого максимального значения (F_тр)_max.
Если внешняя сила больше (F_тр)_max, возникает относительное
проскальзывание. Силу трения в этом случае называют силой
трения скольжения. Она всегда направлена в сторону,
противоположную направлению движения и, вообще говоря, зависит от относительной
скорости тел. Однако, во многих случаях приближенно силу трения скольжения
можно считать независящей от величины относительной скорости тел и равной
максимальной силе трения покоя. Эта модель силы сухого трения применяется при
решении многих простых физических задач

Реальная
(1) и идеализированная (2) характеристики сухого трения

Опыт показывает, что сила трения
скольжения пропорциональна силе нормального давления тела на опору, а
следовательно, и силе реакции опоры

Коэффициент пропорциональности μ называют коэффициентом трения скольжения.

Коэффициент трения μ –
величина безразмерная. Обычно коэффициент трения меньше единицы. Он зависит от
материалов соприкасающихся тел и от качества обработки поверхностей. При
скольжении сила трения направлена по касательной к соприкасающимся поверхностям
в сторону, противоположную относительной скорости.

Силы
трения при скольжении (υ ≠ 0). –
сила реакции опоры, –
вес тела,

При
движении твердого тела в жидкости или газе возникает силa
вязкого трения. Сила вязкого трения значительно меньше силы сухого
трения. Она также направлена в сторону, противоположную относительной скорости
тела. При вязком трении нет трения покоя.

Сила
вязкого трения сильно зависит от скорости тела. При достаточно малых
скоростях F_тр ~ υ, при больших скоростях F_тр ~ υ².
При этом коэффициенты пропорциональности в этих соотношениях зависят от формы
тела.

Силы
трения возникают и при качении тела. Однако силы
трения качения обычно достаточно малы. При решении простых
задач этими силами пренебрегают.