Тормозной путь физика

неужели тормозной путь не зависит от массы авто?

Друзья, в прошлом выпуске я утверждал, что тормозной путь автомобиля не зависит от его массы. Большинство водителей считают, что зависит, и я объяснил, откуда берется это представление. В этой статья я докажу справедливость своего утверждения, прибегнув к физическим понятиям.

Подчеркну, что речь идет о кратчайшем, экстренном, то есть минимально возможном тормозном пути. То есть о тормозном пути при торможении на грани блокировки колес. В современных машинах при таком торможении срабатывает АБС (антиблокировочная система тормозов), а классические машины либо срываются в «юз», либо остаются на грани «юза», в зависимости от действий водителя.

Сначала докажу это «на пальцах». 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 .

Что такое «масса»?

Для интерсующихся приведу физико-математическое доказательство и вначале кратко расскажу о понятии «масса». Массы в природе две: инертная и гравитационная. Есть, правда, еще и третий вариант – Фелипе Масса, пилот Формулы 1, уже который год выступающий за Ferrari, но сейчас не об этом :)

Инертная масса

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 спорю, но тормозной путь есть возможность сохранить — для этого нужно лишь затратить больше энергии. В этом нам поможет второе понятие массы.

Гравитационная масса

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, по-русски, 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 и пустить машину в «юз» (ну или включить АБС, если она есть).

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. Что же победит?

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 я уже писал выше, сила трения Fтр равна kmг g – произведение коэффициента трения k, гравитационной массы mг и ускорения свободного падения g. И сразу вопрос: о какой силе трения идет речь? О силе трения колодок о тормозной диск? Или о силе трения шины о дорогу, о «держаке»? Вообще, первопричина торможения – сила трения колодок о диски. Но она не может превышать силу трения между шиной и дорогой: в этом случае шины начинают скользить, и, либо включается АБС, либо машина идет в «юз». После чего любое усиление нажатия на тормоз не дает выигрыша в торможении, и машина продолжает тормозить за счет трения шин о дорогу. Поэтому для случая экстренного торможения нужно считать, что сила трения колодок о диски равна силе сцепления шин с дорогой. И тогда k — коэффициент сцепления шин с дорогой, если шины на грани скольжения, или это коэффициент скольжения шин о дорогу, если колеса заблокированы, и машина тормозит юзом.

Тогда 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.

Еще раз смысл: с одной 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.

Тормоза важны

Поговорим о тормозах. 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. Но хочу отменить следующее. Каждые тормозные механизмы расчитаны на погашение определенной кинетическиой энергии, которая пропорциональна массе и квадрату скорости. Обычно запас тормозов расчитывают так, чтобы даже Форд Фокус остановился с мешком картошки в багажнике со 100 км/ч за те же 40 метров, что и без мешка. Но вот ежели вы в машину загрузите лишних 500 кило, будьте готовы к тому, что ваши тормозные механизмы, рассчитанные под меньшую массу, перегреются и не справятся с задачей, и проедете вы куда больше прежних 40 метров.

Или еще пример. Можно взять Жигули со штатными тормозными дисками и колодками и поставить на нее гоночные слики. А что, на Формулах 1 как раз шины 13-дюймового диаметра, аккурат подойдут :) Конечно, придется серьезно переделать саму машину, но это сейчас не столь важно. Так вот, слики имеют почти вдвое больший коэффициент сцепления с дорогой, а значит для торможения юзом на тормоза Жигулей ляжет нагрузка вдвое больше обычной. И вариантов развития событий тоже два: либо тормоза перегреются с первой же попытки, либо вовсе не смогут довести колеса до грани блокировки… И то, и другое означает для нас увеличение тормозного пути (по сравнению с тормозным путем на этих же сликах и гоночными тормозами) даже для пустой машины. А если ее еще и догрузить как следует, то ситуация еще более усугубится, и тормозной путь таких Жигулей еще как будет зависеть от массы авто.

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. Так что главное при торможении — шины!

Выше я уже написал, что в случае торможения на грани скольжения шин под k понимается коэффициент сцепления, а в случае торможения юзом при заблокированных колесах k — коэффициент скольжения шин по дороге. Известно, что трение скольжения всегда меньше трения покоя (сцепления), примерно на 10-15%. Соответственно, машина, тормозящая юзом, как правило, проходит на 10-15% больший путь до полной остановки по сравнению с машиной, тормозящей на грани скольжения. АБС не допускает блокировки колес, поэтому машины с АБС при нажатии тормоза «в пол» тормозят всегда на грани скольжения. А машины без АБС при торможении «в пол» сразу же уходят в юз. Хотя, при должном навыке водитель и без АБС может правильно дозировать усилие на педали и тормозить на грани скольжения. Например, машины в Формуле 1 не оснащены АБС, и пилоты тормозят на грани скольжения, а уход в юз считается ошибкой. Из написанного следует, что при одних и тех же шинах машина с АБС будет тормозить короче, чем машина без АБС юзом, но это справедливо только для гладких и твердых дорог. На рыхлых и неровных покрытиях машины с АБС проигрывают в тормозном пути машинам без АБС.

Кстати, не стоит сравнивать тормозные пути седана и фуры. Это не всегда корректно, поскольку там могут быть конструктивно разные тормоза (у грузовиков даже бывает не гидравлическая, а пневматическая тормозная система с огромной задержкой в срабатывании) и разного качества шины. Лучше всего сравнивать «яблоки с яблоками», то есть одну и ту же машину с разной степенью загрузки. Подробнее об этом читайте в ответе на вопрос гостя нашего сайта о влиянии тормозов.

Легковушка и фура тормозят одинаково

Однако, если время срабатывания тормозов у легковушки и фуры одинаково, и стоят схожие по составу шины, то тормозной путь отличаться не должен. Вот видео, которое подтверждает это (правда, я не понимаю по-немецки, но по смыслу именно то :)):

http://www.myvideo.de/watch/7778214/Bremstest_PKW_LKW_VW_T4_gg_Mercedes_Actros

В заключение скажу, что тормозной путь зависит от веса машины (не будем путать вес и массу), а также от массы прицепа без тормозов, от положения руля. Обо всем этом я расскажу в будущих выпусках.

Как это поможет на практике?

А пока — практический смысл этой статьи.

Используйте качественные шины

Помните, машина тормозит не тормозами, а шинами. Если у вас стоят изношенные или дешевые или просто не соответствующие сезону шины, ваш автомобиль тормозит плохо, и хорошие тормоза ему не помогут. Если вы хотите повысить безопасность и улучшить тормозную динамику машины, не нужно делать тюнинг тормозов и ставить дорогущие тормозные диски, колодки и т.п. Поставьте дорогие качественные шины, и тогда ваша жизнь за рулем будет в большей безопасности.

Тюнинг машины требует профессионального подхода

Если же вы решите «обуть» машину в суперцепкие шины — для гонок ли, или для собственной безопасности, имейте в виду, что это уже вмешательство в конструкцию автомобиля, тюнинг. Одними шинами не обойтись — они потребуют для себя мощных тормозов, а подобрать их и грамотно установить — дело крайне важное и непростое. Так что подходите к тюнингу машины серьезно и пользуйтесь услугами профессионалов, ведь такие вещи не терпят самодеятельности.

Маленькая легкая 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.

Учитесь правильно тормозить

Казалось бы, что тут сложного? Но наш тренерский опыт говорит, что многим водителям не хватает плавности и знаний многих тонкостей в повседневном торможении и, наоборот, маловато резкости в экстренном торможении. В общих чертах я написал об этом в статье «Как правильно тормозить?», а если вас интересует практика, то экстренное торможение вы можете отработать на курсе «Зимняя контраварийная подготовка», а постичь все премудрости грамотного торможения на каждый день — на «курсе МВА для водителя: Мастерство Вождения Автомобиля».

kaminsky.su

Конспект урока по физике "Тормозной путь" (9 класс)

Тема: «Тормозной путь. Остановочный путь. Безопасность дорожного движения»

Цели урока:

Опираясь на знание физических законов, выработать осознанную необходимость соблюдения Правил дорожного движения. Познакомить учащихся с понятиями тормозной и остановочный путь.
Воспитывать законопослушность, ответственность за свою жизнь и жизнь людей, живущих рядом. Повторить основные знания по безопасному переходу улицы.
Развивать творческие способности, коммуникабельность

Ход урока:

Орг. момент

Учитель: Часто на дорогах можно видеть перебегающего пешехода впереди идущего транспорта. По - видимому, пешеход не знает, что достаточно 30 секунд постоять на обочине, перекрестке перед красным сигналом светофора и для него загорится зеленый свет. Еще он не знает элементарных сведений о тормозном пути автомашин и не соблюдает Правила пешехода.

Сегодняшний урок посвящен взаимосвязи физики, математики и безопасности дорожного движения, мы познакомимся с понятиями тормозной путь и остановочный путь, повторим правила дорожного движения. Поэтому тема урока звучит так: «Тормозной путь. Остановочный путь. Безопасность дорожного движения» Слайд №1

Эпиграфом к нашему уроку я выбрала слова великого русского писателя А.П.Чехова «Солнце не всходит два раза в день, а жизнь не дается дважды…» Слайд №2

Проблема безопасности движения сложна и многогранна, вы каждый день идете или едете в школу, т.е. являетесь участниками дорожного движения.

Актуализация знаний

Давайте посмотрим на фотографию, и наверное, тогда станет ясно, почему мы сегодня говорим о безопасности дорожного движения. Слайд № 3

Слайд № 4 Ежегодно в мире в результате ДТП погибают и получают ранения более 50 млн. человек. Всемирная организация здравоохранения свидетельствует, что на долю ДТП более 30% смертельных исходов от всех несчастных случаев. В ХХ веке автомобиль стал причиной смерти около 30 млн. человек. В России потери, связанные с ДТП в несколько раз превышают ущерб от железнодорожных катастроф, пожаров и других видов несчастных случаев. Масштаб ДТП угрожает национальной безопасности.

Слайд № 5 Мы каждое утро выходим на улицу и становимся пешеходами. Анализ данных о количестве ДТП свидетельствует о том, что очень часто жертвами становятся пешеходы, в том числе и дети.

Исследования пешеходного движения показывают, что в зависимости от возраста и пола изменяется и скорость движения пешеходов:

Слайд № 6 Скорость передвижения пешеходов.

Таблица 1. Возраст и пол Скорость движения пешеходов

Дети 6-10 лет 1,11 м/с = 1,11X3600 : 1000 км/ч = 3,996 км/ч

Подростки 11-16 лет 1,59 м/с = 1.59X3600 : 1000 км/ч = 5,724 км/ч

Мужчины до 55 лет 1,62 м/с = 1.62 X3600: 1000 км/ч = 5,832 км/ч

Мужчины свыше 55лет 1,5 м/с = 1.5 X3600 : 1000 км/ч = 5,4 км/ч

Женщины до 55 лет 1,35 м/с = 1.35X3600 : 1000 км/ч = 4,86 км/ч

Женщины после 55 лет 1,29 м/с = 1.29X3600 : 1000 км/ч = 4,644км/ч

Слайд № 7 Пусть вам сообщили, что скорость мужчины 6 км/ч. Что означает это число?

Дорога — объект повышенной опасности. Помогают избежать опасных ситуаций на дорогах, конечно, дорожные знаки. Что означают эти знаки?

Слайд № 8 Вы ехали по городу и увидели знак ограничения скорости 40 км/ч, а в городе дует штормовой ветер, то есть где-то 25 – 30 м/с. Нарушает ли ветер правила дорожного движения? Что нужно нам сделать, чтобы сравнить эти две величины?

Выразим скорость движения ветра в других единицах (км/ч).

Давайте вспомним, что нужно для этого сделать: 30м/с = = 108 км/ч

Да. Нарушает.

Задача.

В начале участка шоссе стоит дорожный знак «30 км/ч». Нарушил ли правила движения водитель автомобиля, равномерно прошедшего участок дороги длиной 1,8 км за 4 мин? (Не нарушил, т. к. скорость автомобиля была 27 км/ч).

Почему дети часто становятся жертвами ДТП?

Слайд № 9 1. При переходе дороги для того, чтобы иметь общее представление об окружающем пространстве, нужно осмотреться вокруг. Для того чтобы повернуть голову, ребёнку понадобится 4 секунды, а взрослому человеку всего лишь одну секунду.

Поэтому, искажённо оценив дорожную ситуацию, дети считают, что успеют перейти дорогу и попадают в ДТП.

Слайд № 10 2. Дети с искажением воспринимают звуки на дороге.

Подростки часто ходят по улицам города с наушниками, в которых звучит громкая музыка. И это очень существенно мешает восприятию окружающей действительности.

Слайд № 11 3. У ребёнка искажено восприятие размеров транспортного средства. Подростки до 13-14 лет видят только прямо. У них хорошо развито “тоннельное зрение”, а боковое зрение слабо фиксирует происходящее.

Слайд № 12 Решить задачу. Сколько секунд будет переходить ребёнок дорогу, если её ширина 6 метров и его скорость равна 1,2 м/с?

Изучение нового материала

1. Учитель. Ребята, помните – ни одна машина сразу остановиться не может. Знание того, сколько проедет автомобиль перед тем, как остановиться, какова дистанция безопасности, поможет избежать проблем на дороге.

1) Останавливаясь около заранее намеченного места, водитель выключает двигатель, и автомашина продолжает двигаться только по инерции. Затем водитель тормозит и плавно подводит машину к остановке.

2) Автомашина не может остановиться сразу, как только её затормозили. До полной остановки она проходит ещё некоторое расстояние – тормозной путь.

Слайд 13. Тормозной путь.

Определение 1. Тормозной путь - это расстояние, пройденное автомобилем с момента нажатия на педаль тормоза до полной остановки автомобиля.

Вопросы. От чего зависит тормозной путь автомобиля?

Тормозной путь зависит от многих факторов:

а) от силы сцепления колёс с землёй. Если дорога скользкая, шины стёрты, то сила сцепления колёс с землёй уменьшается и, наоборот, увеличивается, если дорога сухая, а шины новые. В первом случае тормозной путь увеличивается, во втором сокращается.

б) от скорости автомобиля: чем больше скорость, тем он длиннее.

Слайд 14. Изменение тормозного пути.

Водитель едет со скоростью 25 км/ч, затем переходит на скорость 50 км/ч.

Как изменится путь торможения?

Слайд 15 Изменение тормозного пути от увеличения скорости

Казалось бы, что при удвоенной скорости тормозной путь тоже должен увеличиться вдвое. На самом деле он увеличивается в 4 раза. Если скорость увеличить в 3 раза, то тормозной путь увеличивается в 9 раз, а если в 4 раза – то в 16 раз.

Почему так происходит? Чтобы ответить на этот вопрос выведем формулу зависимости пути от скорости.

Слайд 16 - Если тело движется, то какой энергией оно обладает?

Кинетической энергией Е_к = (1)

- Если тело обладает энергией и энергия уменьшается, значит тело выполняет работу, равную изменению этой энергии, т.е. А = (2)

- Какие силы действуют на автомобиль, если двигатель выключен?

F_тр = (3)

А = F_трs = (4)

Приравняем 2 и 4 формулы

Задание командам из этой формулы вывести формулу пути.

= =

Слайд 17 РЕШИМ ЗАДАЧУ: Определим тормозной путь при экстренном торможении.

Пешеход пересекает улицу в неположенном месте. Водитель замечает пешехода за 20 м и начинает экстренное торможение. Произойдёт ли аварии, если скорость авто 60 км/ч? Коэффициент трения 0,7.

60 км/ч = 16,7 м/с

Решение: рассчитаем тормозной путь по выведенной формуле:

S= 19,9 м.

В данной ситуации всё обошлось, а что было бы, если за 5 минут до этого прошёл дождь? Коэффициент трения = 0,5

S= 27,8 м. Машина собьёт человека.

Как изменяется тормозной путь в зависимости от скорости движения автомашины, показано в таблице.

в) от состояния дороги.

Числа в таблице приведены для сухой асфальтовой дороги.

Слайд 18. Тормозной путь.

Тормозной путь может увеличиться примерно на 30%, если дорога мокрая, и примерно в 3 раза, если дорога покрыта снегом, и в 5 раз, если асфальт покрыт ледяной коркой.

В таблице указан тормозной путь по 1) мокрой дороге, 2) дороге, покрытой ледяной коркой.

Слайд 19. Тормозной путь.

г) от нагрузки и тяжести машины. Более тяжёлая машина (грузовик, автобус) имеет больший тормозной путь, чем, например, маленький “Москвич”.

д) от исправности тормозов, препятствий на пути и других условий.

Закрепление.

Слайд 20. От чего зависит тормозной путь

а ) от силы сцепления колёс с землёй,

б) от скорости автомобиля,

в) от состояния дороги.

г) от нагрузки и тяжести машины

2. Введение понятия остановочный путь автомобиля.

Учитель. Ребята, вы увидели, что автомобиль нельзя остановить мгновенно. Для его остановки требуется определённое время, за которое он проходит некоторое расстояние.

Слайд 21 Остановочный путь.

Определение 2. Все расстояние, пройденное автомобилем с момента обнаружения опасности до полной остановки, называется остановочный путь автомобиля.

Повторим Определение 1. Тормозной путь – это расстояние, пройденное автомобилем с момента нажатия на педаль тормоза до полной остановки автомобиля.

Слайд 22. Составляющие остановочного пути.

Остановочный путь состоит из двух частей: расстояние, пройденное автомобилем за время реакции водителя и тормозного пути.

Путь за время

реакции водителя Тормозной путь

Остановочный путь

Время реакции водителя.

Время реакции водителя колеблется от 0,5 с до 1,2 с. Что влияет на время реакции водителя?

Ответ. На время реакции водителя влияют личные качества: физическое состояние водителя, его возраст, водительский опыт.

Вопрос. Правильно ли, что чем больше скорость автомобиля, тем длиннее остановочный путь?

Ответ. Правильно. Чем больше скорость, тем больше инерция. Тормозной путь удлиняется, а, значит, удлиняется остановочный путь.

Слайд 23.

Задача.

Время реакции водителя на возникшую опасность составляет 0.8 с. Какой путь пройдет за это время автобус, если скорость его была 54 км/ч? (12м).

Слайд 24.

Задача.

Автомобиль движется со скоростью 40 км/ч. На расстоянии 15м у него возникает препятствие. Свернуть некуда. Реакция водителя 0,5 сек. Успеет ли водитель остановить машину? (Дорога сухая.)

Решение.

По таблице находим, что при скорости 40км/ч путь торможения по сухой дороге равен 10,4 м. До препятствия 15 м, значит, у водителя в запасе 15 м – 10,4 м = 4,6 м. Кажется, что автомашину можно успеть остановить. Но здесь мы не учли скорость реакции водителя. Если она составляет 0,5 сек, то при скорости 40км/ч автомашина за это время проедет

40 х 0,5 х 1000 : 3600 м = 5,6 м, а затем ещё 10,4 м до остановки, всего 16 м. А так как до препятствия 15 м, то водитель обязательно на него наедет.

Ответ. Не успеет.

Теперь становится ясно, ребята, какой опасности подвергается пешеход, пытающийся пересечь дорогу, по которой мчатся автомашины.

Слайд 25. Запомни.

“Не перебегай улиц и дорог перед близко движущимся транспортом – это очень опасно для жизни”.
Ни одно даже самое важное дело не стоит вашей жизни.

Вопрос. Почему нельзя перебегать улицу перед близко идущим транспортом?

Слайд 26. Памятка.

Умей не только видеть, но и слышать улицу.

Обращай внимание на сигналы автомобиля (указатели поворота, заднего хода, тормоза)

Контролируй свои движения: поворот головы для осмотра дороги, остановку для пропуска автомобиля.

Подведение итогов:

– Мы сегодня с вами не только повторили основные физические понятия, такие как скорость, тормозной путь, инерция и трение, но и рассмотрели их практическое применение, повторили правила дорожного движения и дорожные знаки. Надеюсь, что данные знания помогут вам в жизни.

1. Если увеличить скорость транспорта вдвое, то потребуется вчетверо больший путь до его остановки, т.е. тормозной путь увеличится в 4 раза, а время торможения – в 2 раза.

2. Чем больше масса транспортного средства, тем время торможения и тормозной путь больше, т.е. тем труднее изменить скорость автомобиля и, следовательно, тело более инертно.

3. Длина тормозного пути зависит от погодных условий: на мокрой, скользкой дороге сила сцепления колёс с дорогой уменьшается, а тормозной путь увеличивается.

4. Зависимость тормозного пути от тормозной системы, изношенности шин колёс, освещённости дороги и других факторов.

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, велосипедистам и другим участникам движения.

Наиболее распространенные нарушения:

1) Переход перед близко идущим транспортом;

2) Внезапный выход на проезжую часть из-за стоящего транспорта;

3) Переход дороги вне пешеходного перехода;

4) Нарушение правил езды на велосипеде;

5) Игра на дороге.

Скоро растает снег и многие из вас начнут кататься на велосипедах. Весна радует нас своим приходом. Голубое небо, яркое солнце, таяние снега - всё это поднимает настроение после долгой, суровой зимы. В связи с потеплением на дорогах появится и больше транспорта, что влияет на безопасность дорожного движения. Но, соблюдая установленные правила, мы тем самым оберегаем себя и окружающих от возможных неприятных последствий

(Выставление оценок активным ученикам)

Слайд 26. Домашнее задание:

Составить кроссворд содержащий основные физические понятия и понятия из правил дорожного движения.
Задача. На участке дороги, где установлен такой знак, водитель применил аварийное торможение. Инспектор обнаружил по следу колёс, что тормозной путь равен 12 м. Нарушил ли водитель правила, если коэффициент трения 0,6?

infourok.ru

Тормозной путь автомобиля

Может случиться так, что от длины тормозного пути будет зависеть целостность кузова автомобиля и сохранность его пассажиров. Автомобиль на скорости просто не может резко замереть после нажатия на тормоз, даже если на нем стоят качественные покрышки и эффективная система торможения. После того, как нажата педаль тормоза, машина в любом случае преодолевает некоторое расстояние, и называется это расстояние — тормозной путь.

Водителю необходимо постоянно рассчитывать длину тормозного пути в соответствии с одним из правил по безопасности движения, которое говорит о том, что путь торможения должен быть меньше, чем расстояние до помехи.

В данной ситуации, все зависит от реакции и умения водителя, чем раньше он нажмет на тормоз и правильнее рассчитает длину тормозного пути, тем раньше, и успешнее авто затормозит.

Тормозной путь автомобиля при скорости 60 км/ч

Деформация кузова при столкновении на скорости 60 км/ч

Длина остановочного пути также зависит не только от водителя, но и от других сопутствующих факторов: от качества дороги, скорости движения, погодных условий, состояния тормозной системы, устройства тормозной системы, шин автомобиля и многих других.

Обратите внимание, что вес легкового автомобиля не влияет на длину тормозного пути. Это связано с тем, что вес автомобиля увеличивает инертность автомобиля при выполнении торможения, препятствуя при этом торможению, но увеличивает сцепление шин с дорогой благодаря увеличенной массе авто.

Эти физические свойства компенсируют друг друга, при этом практически не оказывая влияние на длину тормозного пути.

Скорость торможения напрямую зависит от способа торможения. Резкий тормоз до упора, приведет к заносу или движению машины юзом (если машина не оборудована системой ABS).

Постепенное нажатие на педаль применяется когда на дороге хорошая видимость и спокойная обстановка, оно не подходит для экстренных ситуаций. При прерывистом нажатии можно потерять управляемость, но зато быстро остановиться. Также возможно ступенчатое нажатие (схоже по эффекту с системой АБС).

Существуют специальные формулы, которые позволяют определить длину тормозного пути. Мы попробуем просчитать формулу по разным условиям, в зависимости от типа дорожного покрытия.

Формула для определения тормозного пути

Тормозной путь на сухом асфальте

Формула тормозного пути

Вспоминаем уроки физики, где ? – это коэффициент трения, g – ускорение свободного падения, а v – скорость движения машины в метрах в секунду.

Ситуация следующая: едет водитель на автомобиле Lada скорость которого 60 км/час. Буквально в 70 метрах идет женщина преклонного возраста, которая забыв о правилах безопасности спешно догоняет маршрутное такси (стандартная ситуация для России).

Воспользуемся этой самой формулой: 60 км/ч = 16,7 м/сек. У сухого асфальта коэффициент трения равняется 0,7, g – 9,8 м/с. На самом деле, в зависимости от состава асфальта, он равен от 0.5 до 0.8, но всё же возьмем усредненное значение.

Полученный по формуле результат 20,25 метров. Естественно, что данное значение уместно лишь для идеальных условий, когда на машину установлена качественная резина и тормозные колодки, тормозная система исправна, при торможении вы не уходите в юз и не теряете управление, от множества других идеализированных факторов, которые не встречаются в природе.

Также для перепроверки результата, существует еще одна формула определения тормозного пути:

S = Кэ * V * V / (254 * Фс), где Кэ – тормозной коэффициент, для легковых авто он равняется единице; Фс – коэффициент сцепления с покрытием 0,7 (для асфальта).

Подставляем скорость движения транспортного средства в км/ч.

Получается, что тормозной путь 20 метров для скорости 60 км/ч, (для идеальных условий), в том случае если торможение будет резким и без юза.

Тормозной путь на покрытии: снег, лед, мокрый асфальт

Автомобили BMW на испытаниях

Коэффициент сцепления помогает обозначить длину остановочного пути при разных дорожных условиях. Коэффициенты для разных дорожных покрытий:

Сухой асфальт – 0,7
Мокрый асфальт – 0,4
Укатанный снег – 0,2

Попробуем подставить эти значения в формулы, и найдем значения длины тормозного пути для дорожного покрытия в разное время года и при разных погодных условиях:

Мокрый асфальт – 35,4 метра
Укатанный снег – 70,8 метра
Лед – 141,6 метра

Получается, что на льду длина тормозного пути практически в семь раз выше, относительно сухого асфальта (так же как и подставляемый коэффициент). На длину тормозного пути влияет качество зимней резины, физические свойства.

Тестирование показало, что с системой АБС остановочный путь существенно снижается, но все же при гололеде и снеге АБС не влияет, а наоборот ухудшает эффективность торможения, если ее сравнивать с тормозной системой без ABS. Тем не менее, в АБС по большей мере все зависит от настроек и наличия системы распределения тормозного усилия (ЕБД).

Преимущество АБС в зимнее время – полный контроль над управлением автомобиля, что сводит к минимуму возникновения неуправляемого заноса при выполнении торможения. Принцип работы АБС схож с выполнением ступенчатого торможения на автомобилях без АБС.

Система АБС уменьшает тормозной путь на: сухом и мокром асфальте, укатанном гравии, разметке.

На льду и укатанном снеге использование АБС увеличивает тормозной путь на 15 - 30 метров, но позволяет сохранить контроль над машиной, без увода машины в занос. Этот факт следует учитывать.

Как тормозить на мотоцикле?

Правильно тормозить на мотоцикле задача довольно сложная. Можно тормозить задним колесом, передним, либо двумя, юзом или двигателем. При неправильном торможении на больших скоростях можно потерять равновесие. Для того, чтобы рассчитать тормозной путь мотоцикла на 60 км/ч также подставляют данные в формулу. Учитывая при этом другой тормозной коэффициент и коэффициент трения.

Тормозной путь мотоциклов

Сухой асфальт: 23 - 33 метра
Мокрый асфальт: 35 - 46 метра
Грязь и снег: 70 - 95 метра
Гололед: 95 - 128 метра

Второй показатель – тормозной путь при торможении мотоцикла юзом.

Длину тормозного пути должен знать и уметь рассчитать любой владелец транспортного средства, и лучше это делать визуально.

Следует помнить, что при возникновении дорожно-транспортного происшествия по длине юза, который останется на дорожном покрытии, можно определить скорость движения транспортного средства перед столкновением с препятствием, что может констатировать превышение допустимой скорости водителем и сделать из него виновника происшествия.

tolmax.ru

Исследовательская работа по физике на тему ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ТОРМОЗНОЙ ПУТЬ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

РЕГИОНАЛЬНЫЙ ЭТАП ВСЕРОССИЙСКОГО ДЕТСКОГО КОНКУРСА НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ И ТВОРЧЕСКИХ РАБОТ «ПЕРВЫЕ ШАГИ В НАУКЕ»

Физика

Исследование влияния физических параметров на тормозной путь транспортного средства.

Автор: Короткова Екатерина

обучающиеся 8 «А» класса

Научный руководитель:

Брызгунова Ирина Николаевна

учитель физики

Место выполнения работы:

Муниципальное бюджетное

общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная

школа № 12 с углубленным изучением

отдельных предметов», г.Старый Оскол

Содержание

Введение……………………………………………………….......................3 стр.

1. Основная часть:

1.1. Движение тела под действием силы трения; ………..…….. ……….5 стр.

1.2..Зависимость тормозного пути и времени торможения автомобиля

от скорости движения и массы автомобиля. ………………………..5 стр.

2. Исследовательская часть

2.1. Исследование влияния скорости автомобиля, его массы и температуры окружающей среды на тормозной путь и время торможения ……………7 стр.

Заключение…………………………………………………………………...10стр. Список используемой литературы…………………………………………..11 стр.

Введение

Организация Объединенных Наций включает проблему безопасности дорожного движения в число наиболее острых проблем человечества, наряду с раковыми заболеваниями, загрязнением окружающей среды, истощением энергетических ресурсов.
Только на дорогах России за год гибнет больше людей, чем потеряла наша армия во всех малых и больших военных конфликтах, в которых она участвовала в последние полвека! Пешеходы составляют 30% погибших и раненых от общего количества пострадавших в ДТП; 36% - пассажиры и 34% - сами водители.
Из-за ошибок водителей и нарушения ими Правил дорожного движения совершается до 80% ДТП.

Цель данной работы - исследовать влияние физических параметров на тормозной путь транспортного средства.

Основные задачи:

- изучить теоретический материал;

- провести исследования, выявляющие факторы зависимости влияния

скорости автомобиля, его массы и температуры окружающей среды на

длину тормозного пути и время торможения;

- сравнить полученные данные;

- внести предложения по решению данной проблемы.

Методы, используемые для решения поставленных задач:

-изучение научной литературы;

- сбор существующей информации по данному вопросу;

- исследовательская работа по определению влияния скорости

автомобиля, его массы и температуры окружающей среды на

длину тормозного пути и время торможения;

- анализ полученных результатов.

- проведение разъяснительной работы о профилактике ДТП.

Актуальность проблемы состоит в том, что закона зависимости массы тела от её скорости ни в природе, ни в отражающей её современной науке нет.

Работники ГАИ, которые встречаются ежедневно с ДТП, анализируя их, сделали вывод, что тормозной путь зависит от массы автомобиля.

Мы решили проверить утверждение работников ГАИ, измерили тормозной путь автомобиля на дороге: с разной массой и в разное время года.

Пришли к выводу, что зависимость тормозного пути автомобиля от его массы безусловно есть. Чем больше масса автомобиля, тем время торможения и тормозной путь больше, т.е. тем труднее изменить скорость автомобиля и, следовательно, тело более инертно. Для остановки транспорта требуется время и пространство: нельзя переходить дорогу перед близко идущим транспортом. Об этом следует знать и помнить, во избежание ДТП как водителям, так и пешеходам.

Основная часть.

Движение тела под действием силы трения.

При движении тел между ними возникают силы трения. Силу взаимодействия, соприкасающихся поверхностей двух тел, называют силой внешнего трения. Внешнее трение существует не только при движении тел, но и тогда, когда тела находятся в относительном покое. Сила трения отличается от других сил тем, что она всегда направлена в сторону противоположную направлению вектора скорости движущегося тела. Сила упругости и сила тяжести тоже могут быть направлены против движения, но сила трения всегда так направлена. Это значит, что и ускорение, которое сила трения сообщает телу направлена против его скорости. Отсюда следует, что сила трения приводит к уменьшению числового значения скорости тела и, если на тело действует только сила трения, то тело, в конце концов, останавливается.

Зависимость тормозного пути и времени торможения автомобиля от скорости движения и его массы

Представим себе, что перед движущимся автомобилем неожиданно появилось какое-то препятствие, и водитель отключил двигатель и включил тормоз. Начиная с этого момента, на автомобиль действует только постоянная сила трения, так как сила тяжести скомпенсирована силой реакции дороги; силой сопротивления воздуха можно пренебречь. Через некоторое время автомобиль, пройдя расстояние l – так называемый тормозной путь, остановится. Найдём время, нужное для остановки и тормозной путь.

Под действием силы трения автомобиль будет двигаться с ускорением

Направим координатную ось Х вдоль направления движения автомобиля. Сила трения и, вызванное ею ускорение, направлены в сторону, противоположную оси. Поэтому проекции этих векторов на ось Х отрицательны, а по модулю равны модулям самих векторов. Следовательно,

Но , где v_x_{и v_0х - проекции ускорения векторов и на ось Х. Обе проекции положительны, т. е. v_0х=_{v_0. Отсюда}}

Нас интересует время t от начала торможения (когда скорость автомобиля v = v₀) до остановки, когда его скорость равна нулю. Поэтому можно написать и . Отсюда

Найдём теперь тормозной путь l. Тормозной путь – это модуль проекций на ось Х, вектора перемещения автомобиля за время торможения. Чтобы его вычислить воспользуемся формулой: .

Но проще использовать формулу:

В нашем случае , поэтому

Таким образом, пройденный до остановки путь пропорционален квадрату начальной скорости. Если увеличить скорость поезда вдвое потребуется вчетверо больший путь до остановки. Это следует знать и помнить машинистам поездов, водителям автомашин и вообще всем кто управляет транспортными средствами. Об этом нужно помнить и пешеходам, пересекающим оживленную улицу: для остановки движущихся тел нужны время и пространство.

Исследовательская работа:

Исследования проводили с помощью легкового автомобиля марки «CYEVRLET AVEO» моего отца с двумя пассажирами и грузом, от скорости 10 км/час до 80 км/час. Около столба начинали торможение и с помощью рулетки и секундомера измеряли путь до полной остановки и время торможения. Эксперимент проводили два раза при сухой и солнечной погоде в октябре и холодной и ветреной в ноябре 2014 года, используя в качестве полигона дорогу за городом (при этом соблюдали правила дорожного движения).

Результаты измерения и расчёты представлены в таблицах и графиках.

Тормозной путь и время торможения автомобиля при движении по скользкой дороге в холодную ветреную погоду

скорость

Тормозной путь, м

Время торможения, с

Коэф-т трения

0.7

Км/ч

м/с

пустой

гружёный

пустой

гружёный

8,33

4,9

6,3

1,2

1,5

11,11

8,76

11.0

1,6

2,0

13,89

13,6

17,5

2,0

2,5

16,67

19,7

25,0

2,4

3,0

19,44

30,0

34,0

2,8

3,5

22,22

35,0

45.0

3,2

4,0

Тормозной путь и время торможения автомобиля при движении по сухой дороге

скорость

Тормозной путь, м

Время торможения, с

Коэф-т трения

0.7

Км/ч

м/с

пустой

гружёный

пустой

гружёный

8,33

4,7

6,0

1,0

1,5

11,11

8,4

10,8

1,5

2,0

13,89

13,0

16,8

1,9

2,4

16,67

19,0

24,0

2,3

3,0

19,44

25,7

33,0

2,6

3,4

22,22

33,6

43,0

3,0

3,8

Исследования показали, что при движении автомобиля по сухой и по скользкой дороге тормозной путь и время торможения зависят от начальной скорости, причём тормозной путь прямо пропорционален квадрату начальной скорости, а время торможения её первой степени. При гололеде коэффициент трения резины по асфальту уменьшается, тормозной пусть и время торможения увеличиваются. Тормозной путь и время торможения гружёного автомобиля больше, особенно зимой.

Итоги эксперимента: (из-за неточности измерений графики могут быть незначительно искажены)

Если увеличить скорость автомобиля в два раза, тормозной путь увеличится в четыре раза.
Чем больше масса автомобиля, тем время торможения и тормозной путь больше.
Для остановки транспорта требуется время и пространство.
Чем больше масса автомобиля, тем труднее изменить скорость автомобиля.

Заключение.

После наших исследований, анализируя данные ГИБДД, мы делаем следующие предложения:

Так как тормозной путь прямо пропорционален квадрату начальной скорости, а время торможения её первой степени, то если увеличить скорость автомобиля вдвое, то потребуется вчетверо больше путь до остановки автомобиля, т.е. тормозной путь увеличится в 4 раза, а время торможения увеличится в 2 раза.

Нужно сделать принудительное ограничение скорости, на дорожных знаках, на которых указаны предельные ограничения скорости, должны быть установлены радиопередатчики, посылающие сигнал компьютеру, проезжающей машины (уже сейчас многие машины снабжены компьютерами, а через несколько лет их будут иметь все) он автоматически снизит скорость до указанного значения.

Ограничитель скорости встраивается в сам автомобильный компьютер, в памяти которого есть карта России, Белгородской области, где на всех участках дорог нанесены соответствующие им предельные скорости. В случаях изменения этих значений скорости из-за погодных условий, например при гололеде или в тумане на компьютер со спутника глобальной системы позиционирования поступят необходимые данные об этом.
Пешеходные дорожки снабдить электрическими лампочками, которые вмонтированы в обозначенные пешеходные полосы.
На детской одежде предусмотреть светящиеся рисунки, которые далеко видны, так как ДТП чаще происходят в тёмное время.
Увеличить величину штрафа за вождение автомобиля в нетрезвом состоянии.

Литература.

А.С.Енохович «Справочник по физике и технике». М: Просвещение, 1983.
Г.А. Розман «Существует ли релятивистская масса?» 1994 журнал «Физика в школе» № 4.
И.К. Кикоин, А.К. Кикоин «Физика – 9». М: Просвещение 1994
А. Тренин, В.Никеров «Готовимся к экзамену по физике» М.: Рольф 1999
Н.И. Карякин и др. Краткий справочник по физике. М: «Высшая школа», 1994
Детская энциклопедия по физике. Москва, 2007

infourok.ru

Безопасность движения. Лекция 4 — Энциклопедия журнала "За рулем"

Лекция 4. Торможение

Торможение
Торможение – это замедление автомобиля с помощью специальной тормозной системы, которая преобразует кинетическую энергию движения автомобиля в тепло. Таким образом, каждый раз останавливая или просто замедляя автомобиль, мы с вами греем Вселенную. Но это не главная беда тормозной системы - по большому счету бог с ней, со Вселенной, от неё не убудет. Главная беда в том, что автомобиль нельзя остановить мгновенно. Пешеход может остановиться быстро, в один шаг, в полсекунды. Водитель – не может: в силу законов физики автомобиль все равно проедет несколько метров (а то и десятков метров), прежде, чем остановится. И поскольку управление машиной в инстинктах не прописано, водителям приходится просчитывать ситуацию во времени, то есть – прогнозировать её. Для того чтобы тормозить заблаговременно.
Как это происходит – разберем на примере, а заодно познакомимся с терминологией. Знать то и другое надо, первое – для вашей же безопасности и для сдачи экзаменов, а второе – для сдачи экзаменов и для того, чтобы как-нибудь при случае блеснуть знаниями.

Итак, одноглазый пират Билли Бонс ехал с разрешенной скоростью 60 км/ч на своем Фольксвагене в таверну «адмирал Бенбоу». И неожиданно обнаружил препятствие, перегородившее дорогу.
Билли Бонс незамедлительно ударил по тормозам. Но что значит «незамедлительно»? Какое-то время на это самое «незамедлительно» всё равно ушло. Так вот, с момента обнаружения шайки до начала принятия мер, то есть до удара по педали, ушла секунда. Надо сказать, что у разных людей и в разных обстоятельствах, в зависимости особенностей характера, темперамента, состояния, опыта и, конечно, от того, насколько сложная обстановка, время варьируется в пределах 0,4 – 1,6 с. Это время называется временем реакции водителя. Это термин, его неплохо запомнить. Средней скоростью реакции принято считать 1 секунду – как у Билли Бонса. Это тоже надо выучить. Вышла у нас полная ерунда: Билли Бонс увидел своих врагов, он, конечно, тут же понял, что надо немедленно остановиться, а его машина без изменения скорости всё это время, пока он принимал решение и двигал руками-ногами, бежала навстречу судьбе. Целых 17 метров!
Что же было дальше? Нажал на тормоз – и автомобиль тут же остановился? Как бы не так! Начался всего лишь второй этап торможения, а на него тоже требуется время. Сначала выбирается свободный ход педали – это когда педаль перемещается, но больше ровным счетом ничего не происходит. Потом начнет двигаться шток, он подвинет поршень главного цилиндра, давление в системе поднимется, и жидкость начнет вытеснять поршни уже рабочих цилиндров, которые и прижмут колодки к диску. И тогда-то начнется торможение! Долго? Да не очень. Исправная тормозная система сработает за 0.2-0.4 секунды. «Фольксваген» Билли Бонса был исправен условно – и сработал за 0.3 сек. Время это называется по науке «время срабатывания тормозной системы».
Итак, автомобиль прокатился еще 5 метров. Итого 17 + 5 = 22 метра. Именно столько проехал автомобиль до того, как началось непосредственно торможение!
Наконец-то! Сейчас-то автомобиль мигом встанет как вкопанный. Не тут-то было! Скорость надо погасить, и это тоже не мгновенно.
Колеса были еще не сильно поношены, асфальт сухой и чистый - автомобиль тормозил положенные ему 23 метра. Этот его путь – путь, пройденный с начала действия тормозов до полной остановки, называется тормозным путем. Это путь непосредственно механического торможения, то есть всего процесса замедления, от начала до конца. В него не входят метры, «потерянные» на срабатывание тормозной системы и раздумья водителя.
Ну а полностью путь, который прошла машина с момента, когда Билли Бонс увидел препятствие и до полной остановки называется остановочным путем. У нас получилось 17 + 5 + 23 = 45 метров.
Итак, мы узнали четыре новых термина: время реакции водителя (и путь, пройденный за это время), время срабатывания тормозной системы (и также путь, пройденный автомобилем за это время), тормозной путь и остановочный путь. Обычно ученики путают два последних термина. Между тем, запомнить очень просто. В автомобиле есть куча тормозных узлов и деталей – тормозные цилиндры, шланги, колодки, диски и так далее. А все вместе они называются тормозной системой. А вот останавливающей системы никакой нет, как и деталей. Так вот тормозной путь – это тут путь, при котором работает эта самая тормозная система с её деталями. Так не перепутаете.

Тормозной путь зависит только от скорости и коэффициента сцепления шин с дорогой. И не зависит от массы автомобиля. Его можно рассчитать по формуле

Где S – тормозной путь, V – скорость, «мю» - коэффициент сцепления, g – ускорение свободного падения 9.8 м/с2. Из формулы видно, что зависимости пути от скорости квадратичная. То есть, увеличение скорости в два раза увеличит тормозной путь вчетверо, а увеличение скорости втрое увеличит тормозной путь в девять раз!
Прицеп без своей тормозной системы увеличивает тормозной путь автопоезда.
Подробнее об этом можно прочесть здесь: Тормозной путь и масса

В народе гуляет два расхожих заблуждения касательно Антиблокировочной системы тормозов:
- АБС всегда сокращает тормозной путь
- АБС всегда удлиняет тормозной путь
На самом деле длина тормозного пути при работе АБС напрямую зависит от условий торможения, тормозной путь может как сократиться, так и увеличиться. Например, при торможении на «гребенке» (частым небольшим волнообразным неровностям на асфальте) АБС ощутимо увеличит тормозной путь, а на гладком, ровном асфальте – уменьшит. Зимой заблокированное колесо образует перед собой валик снега, что сокращает тормозной путь. Но АБС не дает колесам заблокироваться, поэтому с ней снежного валика не получится и тормозной путь окажется больше. Однако нельзя забывать того простого факта, что АБС предназначена не для сокращения тормозного пути, а для того, чтобы автомобиль не потерял управляемости и не ушел в занос. А с этим АБС справляется неплохо. Но в общем случае, при движении по ровной дороге, не важно, сухой и влажной, или скользкой, уменьшение тормозного пути достигается торможением на самой грани блокировки, что и обеспечивает АБС. Напомним, что заблокированные колеса скользят по дороге, при этом теряется управляемость и увеличивается тормозной путь.
Вопрос о минимальном тормозном пути есть в билетах. Ответ на него: минимальный тормозной путь обеспечивается при торможении на грани блокировки (но не при самой блокировке) колес.

При резком торможении автомобиль «приседает», клюет носом. Это происходит из-за действия сил инерции. Часть веса автомобиля переносится вперёд.

Замедление на сухом асфальте может достигать 0.8g, это весьма большая величина. Скажем, 50-килогаммовая девушка при таком торможении будет весить 90 кг. Из-за такого перераспределения веса передние колеса будут прижиматься к дороге сильнее, чем обычно, а задние – слабее. При экстренном торможении на сухом асфальте на передние колеса может приходиться до 80% веса всего автомобиля. Задним, стало быть, остается 20%. При таком слабом прижиме колес к дороге они могут заблокироваться, а это чревато заносом. Этот вопрос есть в билете: при резком торможении задние колеса разгружаются, что может привести к их блокировке. Ну и, конечно, для собственной безопасности всегда следует просто помнить, что экстренное торможение чревато заносом даже на сухом асфальте.

Строго говоря, опасно любое торможение, потому что водитель, движущийся позади вас, может вовремя не среагировать и въехать вам в корму. Поэтому надо вырабатывать привычку бросать взгляд в зеркало заднего вида при любом торможении, тогда вы сможете оценивать действия водителя позади вас, и, меняя интенсивность торможения, избежать столкновения.

Статья написана по материалам лекций Автошколы МГУ (Университетской автошколы)

wiki.zr.ru

План-конспект урока по физике (9 класс) на тему: Интегрированный урок по физике и математике "Тормозной путь. Остановочный путь. Безопасность дорожного движения"

Тема: «Тормозной путь. Остановочный путь. Безопасность дорожного движения»

Цели урока:

Опираясь на знание физических законов, выработать осознанную необходимость соблюдения Правил дорожного движения. Познакомить учащихся с понятиями тормозной и остановочный путь.
Воспитывать законопослушность, ответственность за свою жизнь и жизнь людей, живущих рядом. Повторить основные знания по безопасному переходу улицы.
Развивать творческие способности, коммуникабельность

Ход урока:

Орг. момент

Учитель: Часто на дорогах можно видеть перебегающего пешехода впереди идущего транспорта. По - видимому, пешеход не знает, что достаточно 30 секунд постоять на обочине, перекрестке перед красным сигналом светофора и для него загорится зеленый свет. Еще он не знает элементарных сведений о тормозном пути автомашин и не соблюдает Правила пешехода.

Актуализация знаний

Слайд № 6 Скорость передвижения пешеходов.

Таблица 1. Возраст и пол Скорость движения пешеходов

Дети 6-10 лет 1,11 м/с = 1,11X3600 : 1000 км/ч = 3,996 км/ч

Подростки 11-16 лет 1,59 м/с = 1.59X3600 : 1000 км/ч = 5,724 км/ч

Мужчины до 55 лет 1,62 м/с = 1.62 X3600: 1000 км/ч = 5,832 км/ч

Мужчины свыше 55лет 1,5 м/с = 1.5 X3600 : 1000 км/ч = 5,4 км/ч

Женщины до 55 лет 1,35 м/с = 1.35X3600 : 1000 км/ч = 4,86 км/ч

Женщины после 55 лет 1,29 м/с = 1.29X3600 : 1000 км/ч = 4,644км/ч

Слайд № 7 Пусть вам сообщили, что скорость мужчины 6 км/ч. Что означает это число?

Выразим скорость движения ветра в других единицах (км/ч).

Давайте вспомним, что нужно для этого сделать: 30м/с = = 108 км/ч

Да. Нарушает.

Задача.

Почему дети часто становятся жертвами ДТП?

Поэтому, искажённо оценив дорожную ситуацию, дети считают, что успеют перейти дорогу и попадают в ДТП.

Слайд № 10 2. Дети с искажением воспринимают звуки на дороге.

Изучение нового материала

Слайд 13. Тормозной путь.

Вопросы. От чего зависит тормозной путь автомобиля?

Тормозной путь зависит от многих факторов:

б) от скорости автомобиля: чем больше скорость, тем он длиннее.

Слайд 14. Изменение тормозного пути.

Водитель едет со скоростью 25 км/ч, затем переходит на скорость 50 км/ч.

Как изменится путь торможения?

Слайд 15 Изменение тормозного пути от увеличения скорости

Почему так происходит? Чтобы ответить на этот вопрос выведем формулу зависимости пути от скорости.

Слайд 16 - Если тело движется, то какой энергией оно обладает?

Кинетической энергией Ек = (1)

- Какие силы действуют на автомобиль, если двигатель выключен?

Fтр = (3)

По какой формуле вычисляется работа?

А = Fтр s = (4)

Приравняем 2 и 4 формулы

Задание командам из этой формулы вывести формулу пути.

= =

Слайд 17 РЕШИМ ЗАДАЧУ: Определим тормозной путь при экстренном торможении.

60 км/ч = 16,7 м/с

Решение: рассчитаем тормозной путь по выведенной формуле:

S= 19,9 м.

В данной ситуации всё обошлось, а что было бы, если за 5 минут до этого прошёл дождь? Коэффициент трения = 0,5

S= 27,8 м. Машина собьёт человека.

Как изменяется тормозной путь в зависимости от скорости движения автомашины, показано в таблице.

Скорость движения автомашины, км/ч	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Тормозной путь по сухой дороге, м	0,65	2,6	5,8	10,4	16,3	23,5	32,1	41,9	53,0	65,5

в) от состояния дороги.

Числа в таблице приведены для сухой асфальтовой дороги.

Слайд 18. Тормозной путь.

В таблице указан тормозной путь по 1) мокрой дороге, 2) дороге, покрытой ледяной коркой.

Слайд 19. Тормозной путь.

Скорость движения автомашины, км/ч	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Тормозной путь по сухой дороге, м	0,65	2,6	5,8	10,4	16,3	23,5	32,1	41,9	53,0	65,5
Тормозной путь по мокрой дороге, м	0,85	3,38	7,54	13,5	21,3	30,55	41,73	54,47	68,9	85,15
Тормозной путь по дороге, покрытой ледяной коркой, м	3,25	13,0	29	52,0	81,5	116,5	160,5	209,5	265,0	327,5

д) от исправности тормозов, препятствий на пути и других условий.

Закрепление.

Слайд 20. От чего зависит тормозной путь

а ) от силы сцепления колёс с землёй,

б) от скорости автомобиля,

в) от состояния дороги.

г) от нагрузки и тяжести машины

2. Введение понятия остановочный путь автомобиля.

Слайд 21 Остановочный путь.

Слайд 22. Составляющие остановочного пути.

Путь за время

реакции водителя Тормозной путь

Остановочный путь

Время реакции водителя.

Время реакции водителя колеблется от 0,5 с до 1,2 с. Что влияет на время реакции водителя?

Вопрос. Правильно ли, что чем больше скорость автомобиля, тем длиннее остановочный путь?

Слайд 23.

Задача.

Слайд 24.

Задача.

Решение.

Ответ. Не успеет.

Слайд 25. Запомни.

“Не перебегай улиц и дорог перед близко движущимся транспортом – это очень опасно для жизни”.
Ни одно даже самое важное дело не стоит вашей жизни.

Вопрос. Почему нельзя перебегать улицу перед близко идущим транспортом?

Слайд 26. Памятка.

Умей не только видеть, но и слышать улицу.

Обращай внимание на сигналы автомобиля (указатели поворота, заднего хода, тормоза)

Контролируй свои движения: поворот головы для осмотра дороги, остановку для пропуска автомобиля.

Подведение итогов:

Наиболее распространенные нарушения:

1) Переход перед близко идущим транспортом;

2) Внезапный выход на проезжую часть из-за стоящего транспорта;

3) Переход дороги вне пешеходного перехода;

4) Нарушение правил езды на велосипеде;

5) Игра на дороге.

(Выставление оценок активным ученикам)

Слайд 26. Домашнее задание:

Составить кроссворд содержащий основные физические понятия и понятия из правил дорожного движения.
Задача. На участке дороги, где установлен такой знак, водитель применил аварийное торможение. Инспектор обнаружил по следу колёс, что тормозной путь равен 12 м. Нарушил ли водитель правила, если коэффициент трения 0,6?

nsportal.ru

ФИЗИКА И БЕЗОПАСНОСТЬ НА ДОРОГАХ

Кравцова В.К. 1

1МБОУ Одинцовский лицей 10

Дибижева Л.Ю. 1

1МБОУ Одинцовский лицей №10

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Актуальность

В связи с ростом численности автопарка и увеличивающейся интенсивностью движения на дорогах Российской Федерации особо остро стоит проблема дорожно-транспортного травматизма. Анализ аварийности убедительно показывает, что наиболее уязвимыми участниками дорожного движения являются дети, поскольку в большинстве случаев их безопасность зависит от действий или бездействия взрослых. Смертность и травматизм в результате дорожно-транспортных происшествий сегодня являются серьезнейшей проблемой мирового здравоохранения. Госавтоинспекция службы общественной безопасности МВД России представила сводку общего количества дорожно-транспортных происшествий (ДТП) в 2015 году в РФ И Московской области указанием числа погибших и раненых[8]. Основной лидирующей позицией по видам ДТП являются наезды на пешеходов (приложение1). Многие школьники имеют своим первым транспортным средством велосипед. Каждое восьмое происшествие происходит с участием молодых граждан страны. Половину всех пострадавших в ДТП детей составляют юные пешеходы и велосипедисты, из которых подавляющее большинство (89%) составляют школьники. Но чтобы уберечь свою жизнь, мы, школьники, должны знать Правила дорожного движения и выполнять их. Из отчетов ГИБДД мы выяснили, что число аварий в снежную или дождливую погоду говорит о большом влиянии этого фактора на аварийность(приложение2). Из курса физики мы уже знаем, что трение влияет на движение транспорта. Машины едут по дороге из-за возникновения силы трения между поверхностью автомобильных шин и покрытием дороги. От трения зависит тормозной путь автомобиля. И часто юные водители, пешеходы не «рассчитывают» путь, который автомобиль проходит до полной остановки при торможении. Что это, пренебрежение или незнание основных законов физики? И мы решили изучить законы движения при торможении и практически исследовать зависимость тормозного пути от различных факторов. Наша работа носит прикладной характер. Результаты нашей работы и ознакомления с ней широкого круга учащихся помогут нам внести вклад в дело уменьшения количество ДТП с участием школьников. Для нашего исследования нам не хватило знаний по физике за курс 7 и 9 классов и нам пришлось искать теоретическое обоснование законов движения в журналах для автолюбителей, специальных справочных материалах. Для постановки эксперимента обращались к книге А.Д.Солодушко, статистику ДТП выясняли на сайтах ГИБДД.

Проблема

Незнание школьниками физических факторов, влияющих на тормозной путь транспорта, ведёт к роковым ошибкам на дороге, что приводит к увеличению детского ДТП и травматизму.

Гипотеза: тормозной путь автомобиля зависит от скорости автомобиля и от состояния дорожного покрытия.

Цель работы: исследовать влияние физических факторов на движение транспорта для предотвращения ДТП.

Предмет: безопасность на дороге.

Объект исследования: тормозной путь, как физический фактор безопасного поведения на дрогах.

Задачи

1.Поиск информации для изучения теоретических основ природы силы трения, тормозного пути, безопасного движения.

2.Проведение серии экспериментов с целью исследования силы трения.

3.Экспериментальная проверка зависимости тормозного пути от факторов, влияющих на безопасность на дорогах.

4.Обобщения полученных знаний и ознакомления с ними широкого круга школьников.

Методы исследования

1. Анализ и синтез.

2. Моделирование.

2.Эмпирический метод.

3.Графический метод.

Глава 1. Трение

1.1 История изучения силы трения

Трение настолько необходимо и мы настолько сжились с ним, что мир без трения показался бы нам просто фантастическим. Трение может быть полезным и вредным - эту аксиому человек освоил еще на заре цивилизации. Ведь два самых главных изобретения - колесо и добывание огня - связаны именно со стремлением уменьшить и увеличить эффекты трения. Однако понимание природы трения и законов, которым подчиняется это явление, возникло не так уж давно и, к сожалению или к счастью, еще далеко от совершенства. Первое исследование законов трения принадлежит знаменитому итальянскому ученому и художнику Леонардо да Винчи (15 век): сила трения, возникающая при контакте тела с поверхностью другого тела, пропорциональна силе прижатия, направлена против направления движения и не зависит от площади контакта соприкасающихся поверхностей. Он измерял силу трения, действующую на деревянные бруски, скользящие по доске, причем, ставя бруски на разные грани, определял зависимость силы трения от площади опоры. Но, к сожалению, работы Леонардо да Винчи не были опубликованы. Только в конце 18 века законы трения скольжения были сформулированы французскими физиками Гильомом Амонтоном (1663г–1705г) и независимо от него Шарлем Кулоном (1736г– 1806г) (приложение3). Кулон экспериментально установил, что сила трения Fтр не зависит от площади поверхности, вдоль которой тела соприкасаются, и пропорциональна силе нормального давления N, с которой одно тело действует на другое.

Закон Амонтона — Кулона —закон, устанавливающий связь между поверхностной силой трения, возникающей при относительном скольжении тела, с силой нормальной реакции, действующей на тело со стороны поверхности.

Сила трения максимальная прямо пропорциональна силе нормальной реакции.

Fтр. max= μN(1), где

μ -коэффициент трения,

N -сила нормальной реакции

1.2 Причина возникновения силы трения и ее виды

Сила трения — это сила взаимодействия между соприкасающимися телами, препятствующая перемещению одного тела относительно другого.

Причиной возникновения трения является шероховатость трущихся поверхностей и взаимодействие молекул этих поверхностей.

Трение покоя– сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения. Эту силу необходимо преодолеть для, того чтобы привести два контактирующих тела в движение друг относительно друга. Возникает при деформации контактирующих тел. Она действует в направлении, противоположном направлению возможного относительного движения.

Трение скольжения – сила, возникающая при поступательном перемещении одного из взаимодействующих тел относительно другого и действующая на это тело в противоположном направлении скольжения.

Трение качения – сопротивление движению, возникающее при перекатывании тел друг по другу. Причина трения качения – деформация тела и опорной поверхности. В большинстве случаев величина трения качения гораздо меньше величины трения скольжения при прочих равных условиях, и потому качение является распространенным видом движения в технике.

При движении твёрдого тела, соприкасающегося с жидкостью или газом, тоже возникает сила, параллельная поверхности соприкосновения и направленная против движения, т. е. против относительной скорости тела. Этим она напоминает силу трения скольжения. Её часто называют: «сила жидкого трения».

Сила жидкого трения намного меньше, чем сила сухого трения. Например, находясь на плоту, можно с помощью шеста сравнительно небольшим усилием привести плот в движение. Но не «стоит» и пытаться на плоту таким же способом передвигаться по суше. Именно поэтому смазка уменьшает силу трения между твёрдыми телами – трение перестаёт быть сухим.

В жидкости и газе нет силы трения покоя. Даже самая малая сила, приложенная к телу в жидкости или газе, сообщает ему ускорение. Это легко наблюдать на опыте. Положим небольшой деревянный брусок на воду в широком сосуде. Брусок легко привести в движение, если подуть на него или толкнуть бумажной полоской.

Глава 2. Безопасность на дорогах

2.1 Тормозной путь

Сила трения отличается от других сил тем, что она всегда направлена в сторону, противоположную направлению вектора скорости движения тела. Это значит, что и ускорение, которое она сообщает телу, направлено против скорости. Это приводит к ее уменьшению и, если на тело не действуют другие силы, оно, в конце концов, останавливается. Представим себе, что перед движущимся автомобилем возникло препятствие, и водитель нажал на тормоз. За счет явление инерции автомобиль мгновенно остановиться не может. Он обязательно пройдет некоторый путь до остановки. Инерция – это физическое явление сохранения скорости тела постоянной, если на него не действуют другие тела или их действие скомпенсировано. Наименьшее расстояние, которое пройдёт автомобиль до остановки с момента появления препятствия в поле зрения водителя, называется дистанцией безопасности. Это понятие имеет большое значение в технике работы автомобильного транспорта и для безопасности перехода автомобильных дорог пешеходами. Также она зависит от времени реакции водителя на препятствие. Оно колеблется у водителей в пределах от 0,5 до 1,2 с. Расстояние, проходимое автомобилем с момента действия тормозной системы в полную силу до остановки автомобиля, называется тормозной путь автомобиля.

С помощью знаний по физике выясним, от чего зависит тормозной путь автомобиля. Начиная с того момента, как водитель нажал на тормоза, на тело действует только постоянная сила трения, силой сопротивления воздуха можно пренебречь. Определим тормозной путь.

Модуль силы трения по второму закону Ньютона равен:

F= mа

а = Fтр/m,

гдеа- ускорение автомобиля;

с другой стороны, по закону Амонтона — Кулона

Fтр. = μN= μmg.

Из раздела кинематики мы узнали, что

a= (V-V₀) /t,

а путь, пройденный телом до остановки,

S= (V²-V₀²)/2a

С учетом всех формул и того, что V=0 получаем:

S = V₀²/ 2gµ,(2)

где: S — тормозной путь;

V — скорость движения машины;

µ — коэффициент трения шины о дорогу;

g — ускорение свободного падения.

Из приведенной формулы видно, что пройденный до остановки путь пропорционален квадрату начальной скорости. Если увеличить скорость вдвое, то потребуется вчетверо больший путь для остановки. Это следует иметь в виду водителям транспортных средств. Об этом полезно помнить и прохожим, пересекающим оживленную улицу.

Вывод: для остановки движущимся телам нужно время и пространство. Тормозной путь прямо пропорционален квадрату скорости и обратно коэффициенту трения. Можно с уверенностью говорить о независимости тормозного пути от массы машины, если она соответствует общепринятым нормам безопасности

2.2 Сцепление - основабезопасного вождения.

Сцепление шины с дорогой —чем оно выше, тем безопаснее вы можете вести машину. Шина под действием силы тяжести автомобиля деформируется, образуя так называемое пятно контакта (приложение 4). Среди автолюбителей принято считать, что чем шире шина, тем больше площадь пятна контакта шины с дорогой и тем лучше сцепление с дорогой, тем короче тормозной путь, тем лучше управляемость машины. А еще иногда думают, что если машина тормозит не прямо, а боком, то тормозной путь будет короче, потому что шире пятно контакта. Это не так. Приведем доказательства из механики. Как видно из формулы(2), тормозной путь не зависит от ширины профиля шины и площади пятна контакта шины с дорогой. В этой формуле есть единственный показатель — это коэффициент трения, который зависит от природы соприкасающихся тел. В данном случае — от типа дорожного покрытия и от химического состава протектора шины. Соответственно, и сцепление шины с дорогой зависит от состава резиновой смеси протектора.

Почему же пятно контакта не влияет на силу сцепления? С одной стороны, чем больше его площадь, тем большим числом «щупальцев» шина цепляется за дорогу. Этот факт лежит на поверхности, и люди охотно думают, что сцепление пропорционально ширине шины. Но есть и другая сторона медали, о которой многие забывают: от размера пятна контакта напрямую зависит вес шины, приходящийся на единицу площади, то есть давление, которое она оказывает своим весом на дорогу. Чем больше площадь контакта, тем меньше давление шины на дорогу. По этой причине, зимние шины всегда уже летних — чтобы увеличить давление на дорогу и лучше «вгрызаться» в снежно-ледяную корку. В итоге, если мы увеличиваем площадь пятна контакта, то мы уменьшаем давление на дорогу. Получается, во сколько раз мы увеличиваем площадь сцепления с дорогой, ровно во столько же раз мы уменьшаем давление на дорогу.

Что говорят о сцеплении законы механики? Если снова прибегнуть к помощи формул, то сила трения сцепления (она же сила трения покоя) в отсутствии адгезии (эффекта приклеивания соприкасающихся поверхностей) определяется законом Амонтона — Кулона по формуле (1)

Как видно, площадь пятна контакта в силу трения покоя вклада не вносит, как и в длину тормозного пути. Можно закон переписать иначе, с учетом площади пятна контакта и отразить влияние пятна на давление. Давление тела на опору или, в нашем случае, шины на асфальт равно весу тела (шины), деленному на площадь контакта:

p = N/S = mg/S, (3)

где p — давление шины на дорогу,

Тогда отсюда можно выразить вес через давление:

N = pS (4)

Подставив эту формулу в закон Кулона, получим:

F = µpS (5)

Сила сцепления шины с дорогой пропорциональна коэффициенту сцепления, давлению шины на дорогу и площади пятна контакта. Это именно то, как воспринимает силу сцепления большинство людей. Но давление напрямую зависит от площади пятна контакта и обратно пропорционально ему. Об этом говорит формула (3). Поставляя сюда выражение для давления, получим:

F = µmgS/S (6)

Тогда площадь мы успешно сокращаем и приходим к закону Кулона (1) и силе сцепления, не зависящей от площади пятна контакта. Некоторые водители прохладно относятся к тому, какие шины стоят на их машинах, и думают, что это неважно. Мы считаем, что это важно! Чуть ли не самое важное, что есть в машине. Но среди тех водителей, которые ценят безопасность, встречаются те, которые думают, что они улучшат сцепление, если поставят на свой автомобиль более широкие шины. Если бы было все так просто и широкие шины тормозили бы лучше узких, то производитель шин могли бы легко решить проблему зимы — делали бы очень широкие зимние шины. Однако этого не происходит и, более того, происходит обратное: зимние шины, как правило, «уже» летних. Чтобы улучшить сцепление шин с дорогой, нужно установить шины, сделанные из резины более высокого качества. Машина тормозит не тормозами, а шинами. Если на автомобиле стоят изношенные или дешевые или просто не соответствующие сезону шины, автомобиль тормозит плохо, и хорошие тормоза ему не помогут [5].

Вывод: сцепление шины с дорогой не зависит от ширины шины и площади пятна контакта, а зависит от материала шин. Чем больше сцепление шины с дорогой, тем безопаснее вести машину.

Практическая часть

1. Исследование зависимости силы трения от веса тела и вида поверхности (приложение 5)

Оборудование: динамометр, брусок деревянный с отверстиями и с крючком, набор грузов по 50 г, направляющие рейки (деревянные, пластиковые).

Измерение силы трения, веса бруска с грузами с помощью динамометра.

Вычисление коэффициента трения μ по формуле μ= Fтр/Р

Таблица1 Дерево по дереву.

	Брусок	Брусок и один груз по 50 г	Брусок и два груза по 50 г	Брусок и три груза по 50 г
Сила трения Fтр, H	0,2 Н	0,4 Н	0,6 Н	0,8 Н
Вес тела P, H	0,5 Н	1 Н	1,5 Н	2 Н
Коэффициент трения,μ (н/м)	0,4 Н	0,4Н	0,4Н	0,4Н

Таблица 2 Дерево по пластику.

	Брусок	Брусок и один груз по 50 г	Брусок и два груза по 50 г	Брусок и три груза по 50 г
Сила трения Fтр, Н	0,2 Н	0,2 Н	0,3 Н	0,4 Н
Вес тела Р, Н	0,5 Н	1 Н	1,5 Н	2 Н
Коэффициент трения,μ	0,2Н	0,2Н	0,2 Н	0,2Н

Вывод: мы убедились в том, что сила трения зависит от веса тела и от материала поверхности. Самая наименьшая сила трения и коэффициент трения у поверхностей дерево-пластик. Коэффициент трения не зависит от веса тела.

2. Исследование зависимости силы трения от площади поверхности

Двигали брусок по поверхности дерева тремя разными сторонами, тем самым меняли площадь соприкосновения бруска с поверхностью. Измеряли силу трения динамометром.

Таблица3

Площадь соприкосновения поверхности с телом	S1	S2	S3
Сила трения	0,2 Н	0,2 Н	0,2 Н

Вывод: сила трения не зависит от площади поверхности, что подтверждает независимость сцепления от ширины шины.

3.Расчет коэффициента трения тормозного пути велосипеда при различных покрытиях дороги (приложение 6).

Мы разогнали велосипед до определенной скорости и резко затормозили.

При помощи измерительной ленты мы измерили длину тормозного пути.

и по формуле µ = V₀²/ 2Sg

Рассчитали коэффициент трения покрытия дороги. Эксперимент проводился при разных покрытиях дороги и несколько раз для более точного расчета. Вычисляли среднее значение коэффициент трения.

Таблица 5

Поверхность

Скорость, V₀м/с

Тормозной путь(м)

Коэффициент

трения, μ

(н/м)

Среднее значение коэффициента

трения,

μ(н/м)

Сухой асфальт

6,4 м/с

5,8м/с

6,1 м/с

6,8 м/с

5,4 м/с

5,6 м/с

3,4 м

2,8 м

3,1 м

3,9 м

2,4 м

2,6 м

0,60

0,59

0,61

0,6

Мокрый асфальт

4,2 м/с

3,8 м/с

4,7 м/с

3 м

2,4 м

3,7 м

0,29

0,30

0,3

Рыхлый снег

6,4 м/с

6,7м/с

6,2 м/с

5,3 м

6 м

4,8 м

0,38

0,37

0,40

0,4

Лёд

5,6 м/с

5,9м/с

6,2 м/с

5,2 м/с

7,8 м

9 м

10 м

6,8 м

0,24

0,19

0,20

0,2

Мы построили график зависимости тормозного пути от скорости велосипеда при различных физических параметрах дороги (приложение 6).

Вывод: тормозной путь автомобиля зависит от скорости автомобиля и от состояния дорожного покрытия. При одних и тех же скоростях движения тормозной путь больше на заснеженной дороге, чем на чистой асфальтированной дороге. Коэффициент трения минимален при движении по льду.

Заключение

Физика – это не просто сухие законы и четкие формулы. Знание законов механики движения автомобиля, понятия величины тормозного пути и его зависимость от трения и скорости позволят предупредить аварийные ситуации на дорогах и сделать нашу жизнь безопасной. Правила дорожного движения описывают одновременно движения нескольких тел: автомобилистов, велосипедистов, пешеходов. Все они должны учитывать законы физики и совершать движения с учетом этих законов.

Проведя практические исследования, мы пришли к выводу, что наиболее безопасным покрытием для движения транспорта является сухой асфальт. Наименее безопасным является лед. Анализируя результаты теоретических и практических исследований, мы убедились, что наша гипотеза подтвердилась: длина тормозного пути зависит от скорости движения и трения. Чем больше скорость транспорта, и меньше коэффициент трения шин о дорогу тем больше тормозной путь.

Запомните:

-не перебегайте дорогу перед близко движущимся транспортом – это очень опасно для жизни;

-тормозной путь увеличивается на мокром асфальте и при гололеде;

-если на улице гололед, а у вас “лысая резина”, то длина тормозного пути, независимая от ширины шин, может оказаться непредсказуемой

Новизна нашей работы заключается в том, что мы проверили непосредственно значение тормозного пути при разных покрытиях дороги и скорости для велосипеда - самого популярного транспорта школьников. Свою работу мы представляли на лицейской и районной научно-практической конференциях для широкого круга школьников. Наши исследования можно применять как на уроках физики, так и на уроках ОБЖ и мы надеемся, что наша работа внесет вклад в пользу уменьшения ДТП с участием школьников. В дальнейшем мы планируем изучить и исследовать законы безопасного движения воздушного транспорта.

Библиографический список

1. Перышкин А.В. Физика – 7. – М.: «Просвещение».2015

2. Перышкин А.В. Физика – 9. – М.: «Просвещение».2015

3. «Наука и техника в дорожной отрасли», журнал № 2–2014

4.Солодушко А.Д. Эксперимент при изучении силы трения. //Физика в школе. №5.2001

5. Практическое пособие «Комментарии к правилам дорожного движения РФ и Основным положениям по допуску транспортных средств к эксплуатации и обязанностям должностных лиц по обеспечению безопасности дорожного движения» - журнальное издательство «За рулем», 2002 г.

6.http://pandia.ru/text/78/420/5362.php

7.Statsoft.ru

8.http://www.gibdd.ru

9.http://www.preciouspassenger.org

10.http://moto.59442s003.edusite.ru/p16aa1.html

11.https://www.drive2.ru/b/65558/

Приложение 1

Общий коэффициент смертности детей в результате ДТП в России в 2013 г. составил 36,1 на 1 млн. населения в возрасте до 16 лет, что более чем в три раза превышает таковой в странах ЕС. Только за 7 месяцев 2015г. зарегистрировано 13 324 ДТП с участием детей и подростков, в них погибли 750 и получили ранения 13 543 детей. Ежедневно в дорожных происшествиях погибают 3 и получают ранения 70 несовершеннолетних жителей страны. 58% от общего количества ДТП составляют случаи, когда пострадавшие были пешеходами, а 32% - пассажирами. Эти цифры, учитывая масштабы и тяжесть травм, соответствуют всем признакам национальной катастрофы. С начала года в Московской области осложнилась обстановка с детским дорожно-транспортным травматизмом среди детей и подростков в возрасте до 16 лет. В 1-м квартале 2015 года было зарегистрировано 186 ДТП, в результате которых 13 детей погибли и 184 получили травмы различной тяжести. В сравнении с аналогичным периодом прошлого года количество ДТП, погибших и раненых детей возросло, соответственно, на 0,5; 44 и 1%.

Приложение 2

Погодный фактор может быть довольно значимым и влияющим на результат; действительно, на мокром или обледеневшем покрытии или же в дождь столкновения более реальны. Доля ДТП с мокрым покрытием достаточно велика.

Сводки ГИБДД. Круговая диаграмма отражает погодные условия, сложившиеся на момент ДТП.

Приложение 3

Гильом Амонтон и Шарль Кулон.

Гильом Амонтон Шарль Кулон

Приложение 4

Протектор велосипедной шины.

Приложение 5

Измерение силы трения на различных поверхностях с помощью динамометра.

Дерево по дереву Дерево по пластику

Приложение 6 Замер тормозного пути велосипеда на разных покрытиях дороги.

Мокрый асфальт

Лёд

Рыхлый снег

Сухой асфальт

Приложение 7

Спидометр для велосипеда.

Приложение 8

График зависимости тормозного пути от скорости при различных состояниях покрытия дороги.

Просмотров работы: 1320

school-science.ru

Ferodo › Блог › Торможение и физика автомобилей в компьютерных играх последних тридцати лет

Весь прошлый год мы писали про торможение реальных автомобилей. После праздников мы решили отвлечься, поговорить об автосимуляторах и разыграть комплект колодки+диски Ferodo на переднюю ось.

Первые автосимуляторы были разработаны для игровых автоматов. Игрока ожидал вид сверху, примитивная графика — вместо автомобиля управлять порой приходилось квадратом. В более поздних игровых автоматах появился вид от третьего лица, игрок находился как бы за автомобилем, что приближало игровой процесс к современному. В 70-х годах в автосимуляторы играли уже на игровых приставках.

Первыми, кто добавил управляемые с помощью торможения перед поворотами заносы в гонках, были разработчики TX-1 из компании Tatsumi в Indianapolis 500: The Simulation. Игра позволяла настроить подвеску, телеметрию, можно было распределять развесовку.

Grand Prix Circuit, разработанная в 1987 году, давала возможность выбора 6 вариантов сложности игры. На самом простом уровне можно было не притормаживать на поворотах, на сложном болид выходил из строя при несвоевременном переключении скоростей. При выезде на траву скорость снижалась на любой сложности.

Полный размер

Скриншот Grand Prix Circuit

Первую серьёзную попытку воспроизвести физику поведения реального автомобиля предприняли разработчики первой игры серии Need For Speed в 1994 году. Они сотрудничали с автомобильным журналом Road & Track.

В игре Sega Rally Championship покрытия имели разный коэффициент трения. Гравий, грязь или асфальт по разному влияли на тормозной путь автомобиля. Можно было выбрать и коэффициент трения шин. Игра была мультиплатформенной, но изначально была сделана для Sega Dreamcast.

Ещё дальше в плане реализма по сравнению с Need For Speed пошла игра Gran Turismo, выпущенная в 1997 году для Sony Playstation. На разработку ушло пять лет. Здесь машину игрока ведёт и заносит на поворотах. Нужно добиться определённых навыков, чтобы научиться этого избегать. Отдельного внимания заслуживает симулятор Live for Speed, обладающий высокой реалистичностью физики игрового процесса. Автомобили в LFS реализованы по правилам ньютоновской механики. Этот симулятор ко всему прочему может порадовать продуманной физикой работы подвески, реалистичностью последствий ударов в плане дальнейшего поведения автомобиля и динамической сменой температуры шин.

Теория физики торможения в компьютерных играх

Для большинства автосимуляторов с изменяемыми параметрами пользовательских настроек характерны общие правила. Смещение центра тяжести автомобиля ближе к передней части ухудшает поворачиваемость при торможении. Задняя центровка улучшает поворачиваемость, но приводит к заносам. Увеличение давления гидравлики повышает чувствительность тормозов, но при этом повышается шанс их блокировки. Большие тормозные диски устойчивы к износу и высоким температурам, но ухудшают чувствительность тормозов.

Простейший и самый частый способ реализации в автосимуляторах физики колёс автомобиля — raycast-симуляция. Она основана на замерах пересечения лучей с визуализируемой поверхностью. Обработка продольных и боковых сил, влияющих на автомобиль, происходит обособленно. Продольные силы управляют скоростью движения автомобиля. Это сила тяги, сила трения и сила сопротивления воздуха, которая возрастает прямо пропорционально увеличению скорости движения автомобиля. Передний и задний ход при движении в противоположную сторону работают как торможение вплоть до полной остановки.

При разработке автосимулятора мы должны ввести параметры изменения скорости автомобиля. Примем максимальный газ за 1. Поскольку торможение — это отрицательное ускорение, до полной остановки автомобиля максимальное торможение мы принимаем за 0, а движение без ускорения и торможения — за 0,5.

В современных автосимуляторах для усиления визуального эффекта процесса торможения добавляются следы шин, которые появляются позади автомобиля во время его скольжения. При этом с помощью скрипта отслеживается положение каждого колеса и проверяется, было ли скольжение. В случае положительного результата проверки отрисовываются следы шин, интенсивность которых настраивается в прямой зависимости от начальной скорости входа в занос и от его продолжительности.

Рассмотрим пример реализации физики торможения на примере Lamborghini Diablo SV в Need For Speed: Hot Pursuit. В ходе разгона на прямом участке трассы до 200-230 км/ч с последующим торможением до полной остановки удалось установить, что величина замедления автомобиля почти постоянна и не зависит от скорости движения. Двигатель во время торможения не отключается из-за автоматической коробки передач, а поскольку газ отпущен, двигатель также участвует в процессе торможения — в точности как настоящий автомобиль на автомате. В ходе теста выяснилось, что сила торможения равна весу автомобиля. При коэффициенте трения покрышек на асфальте 0,5-0,8 это кажется странным, но аэродинамика корпуса Lamborghini Diablo SV создаёт эффект «прилипания» автомобиля к дороге. В результате на высоких скоростях мы получаем силу торможения, которая превосходит вес автомобиля. На малых скоростях сила торможения значительно снижается. Время торможения до полной остановки автомобиля зависит от скорости, на которой был начат процесс торможения, почти линейно.

Полный размер

Diablo SV, скриншот Need For Speed Hot Pursuit

В 2002 году Скавен Робертс создал Live For Speed. Несмотря на сходство в названии с Need For Speed уже не столько игра, сколько реалистичный симулятор с возможностью соревноваться с другими игроками по сети. LFS проста в графике, благодаря чему не требует запредельных ресурсов от компьютера. Её физическая модель прекрасна. Поражает реалистичность поведения резины: она может стираться, перегреваться и даже взрываться. Физика двигателя продумана до мелочей: при неправильной езде его можно перегреть или сжечь, он может заглохнуть. Все автомобили обладают реалистичной моделью повреждений и могут быть разбиты полностью. В отличие от NFS, этот симулятор очень хорошо сочетается с дополнительным оборудованием — купите руль управления и попробуйте сами!

Сложности в управлении

Если 10-15 лет назад многие гоночные игры грешили осознанным упрощением вождения ради сохранения аркадного стиля игры, то сейчас геймеры жалуются, что в погоне за реалистичной физикой разработчики порой умудряются переплюнуть по сложности управление реальным авто. Большинство подобных претензий исходит от тех, кто пользуется клавиатурой, в то время как нынешние игровые автосимуляторы по многим параметрам достигли уровня тренировочных и требуют соответствующего оборудования. Стоит надеть шлем виртуальной реальности, и вы забудете о существовании экрана. Управление автомобилем с помощью руля и педалей вместо клавиатуры заставит вас по достоинству оценить современную игровую физику.

Полный размер

Благодарим Стаса Аксенова за помощь в написании данной статьи. Стас — победитель GT academy 2013, победитель гони 24 часа Дубаи, участник и призер чемпионата BlancPain Endurance GT series

Ещё один элемент дополнительного оборудования, который сделает вождение в автосимуляторе более реальным и удобным — ручной тормоз. Он состоит из тумблера, пружины и металлического корпуса с креплением для стола. Это дополнение подходит к любому симулятору, который поддерживает более одного устройства.

Нерешённые проблемы

Некоторые объективные недостатки можно обнаружить даже в самых свежих автосимуляторах. Например, в Project Cars 2, все классы машин имеют идентичный крен при поворотах, разгоне и торможении. Физика рулевого управления у кузовных моделей не сильно отличается от формулы 1, поведение автомобилей на льду оставляет желать лучшего. При столкновении тяжёлые автомобили отлетают и крутятся в полёте настолько сильно, что создаётся впечатление, что они сделаны из картона. При наезде на бордюры часто ничего не ощущается. При этом разработчики заявляют, что в игре точные виртуальные копии спортивных и серийных автомобилей, подкрепляя это словами некоторых пилотов-испытателей. Погоня за большим количеством дисциплин в рамках игрового процесса сослужило проекту дурную службу.

Похожие проблемы наблюдаются и в Forza Motorsport 7 того же года выпуска: слишком схожая физика поведения разных автомобилей. Надёжность на прямой и в поворотах одинаково высока и не зависит от размещения мотора и типа привода. Исключение — мощные автомобили, склонные к заносу, при использовании которых требуется настройка динамической стабилизации и контроля тяги. У обеих игр есть и достоинства: детальная отладка тормозной системы и колёс.

Расскажите в комментариях, каким автосимуляторам вы отдаёте предпочтение, насколько для вас важна реалистичность физики автомобилей и игрового мира.

Ну и самое главное — новый конкурс для наших подписчиков (подпишитесь, если ещё не успели). Мы подготовили для вас серию вопросов. Ответы на каждый из них есть в статьях, которые мы публиковали в 2018 году. Победитель получит комплект тормозных колодок и дисков для своего автомобиля, три других участника получат призы. Какие — мы пока что держим в секрете. Того, кто заберёт всё, определит генератор случайных чисел. Дерзайте, друзья!

1. Первые тормозные колодки были сделаны из:
1) Хлопковых волокон и битума
2) Асбеста с фенолформальдегидной смолой
3) Подошв старых ботинок
4) Прессованных железных стружек

2. Какие автомобильные запчасти помимо тормозных колодок производила фабрика Ferodo в 30-е годы?
1) Выхлопные системы
2) Воздушные фильтры
3) Сцепления в сборе
4) Карданные валы

3. Колодки Ferodo никогда не поставляли на:
1) Танки
2) Бронетранспортеры
3) Автомобили
4) Мотоциклы

4. Что означает аббревиатура ECE R90?
1) Сертификат качества
2) Разрешение на продажу колодок
3) Стандарт испытаний
4) Минимальные требования безопасности

5. Как колодки поставляются на конвейер производителей?
1) Напрямую от производителя колодок
2) Через испытательные центры
3) Через производителей тормозных систем
4) Через сертификационные центры

6. Что такое PrioSpot?
1) Специальные цифробуквенный код
2) Голографическая наклейка
3) Стандарт качества
4) Программный софт для распознавания бракованной продукции

7. Сколько элементов входит в состав формулы, которую используют при изготовлении колодок по технологии Eco-Friction?
1) 10
2) 15
3) 25
4) 35

8. Первым серийным авто, на который с конвейера устанавливаются колодки с технологией Eco-Friction стал:
1) Volkswagen Golf 6
2) Audi A4
3) Mercedes-Benz C-Klasse
4) Fiat Punto

9. Структура чугуна изменяется при достижении критической температуры:
1) 500°
2) 550°
3) 600°
4) 650°

10. Допустимо ли образование отдельных трещин на тормозном диске?
1) Не допускаются
2) Допустимы отдельные трещины не более 10-15мм
3) Допустимы отдельные трещины не более 25-30мм
4) Допустимы отдельные трещины не более 30-35мм

11. При увеличении концентрации влаги в тормозной жидкости ее температура кипения:
1) Не изменяется
2) Увеличивается
3) Уменьшается

12. На поверхности новых дисков без специального покрытия присутствует намагниченная стружка, которую желательно убрать:
1) Сжатым воздухом из компрессора
2) Тряпкой с использованием моющих средств
3) Теплой водой с мылом, используя железную щетку

13. Как правильно следует проводить первоначальную притирку тормозных колодок после их замены?
1) Провести серию из 10 торможений, использую экстренное торможение
2) Провести серию из 5 торможений со 100 км/ч до полной остановки
3) Провести серию из 20 торможений с 80 до 30 км/ч с перерывом минимум в 30 секунд

14. Скрип тормозных колодок может появиться из-за:
1) Экскрементов диких животных, проживающих в зоне использования автомобиля
2) Таяния ледников
3) Особенностей почв в зоне действия автомобиля
4) Повышения тарифов на ЖКХ

UPDATE 06.02.2019
Мы очень хотели подвести итоги конкурса в нашей следующей статье, но из-за задержки с выпуском подводим итоги тут!

Итак, правильно ответили на вопросы теста 14 самых внимательных драйвовчан, между которыми в случайном порядке мы разыграли 4 приза:

Главный приз — комплект передних колодок и дисков от Ferodo достается

www.drive2.ru

Остановись, мгновенье, ты опасно! — Авторевю

Когда разговор заходит об устойчивости и управляемости, полезно вспомнить прогулянные уроки физики — и порисовать ускорения и силы. А чтобы не пойти по ложному пути, сразу ответим на вопрос, который порой ставит в тупик и тех, кто физику не прогуливал.

Какая сила заставляет автомобиль или мотоцикл разгоняться? Что-что, мощность? О, крутящий момент? Нет-нет, это реактивная сила трения, возникающая в пятне контакта шины с дорогой. Благодаря ей удается и поворачивать, и — что нам сейчас важнее — замедляться. Предельную «движущую» силу в пятне контакта можно описать как произведение силы, с которой покрышка давит на опорную поверхность (суть часть веса транспортного средства, приходящаяся на это колесо), на коэффициент трения (или сцепления). Причем в случае с парой «шина — дорога» уместней говорить именно о сцеплении и, соответственно, о коэффициенте сцепления, который обозначается буквой µ (читается как «мю»). Принципиальная разница со «школьным» коэффициентом трения в том, что если тот лежит в пределах от нуля до единицы, то µ может достигать нескольких единиц, то есть перегрузки могут заметно превышать g (9,81 м/c²). Например, когда пару образуют очень цепкий асфальтобетон и прогретая шина-слик.

Теперь вспомним, что сила — величина векторная, то есть описывается как численным значением, так и направлением, и посмотрим, какие из действующих на мотоцикл «главных» сил стремятся при торможении опрокинуть его вперед, а какие этому препятствуют. Опрокидывающее (или удерживающее от опрокидывания) воздействие описывается так называемым моментом силы — произведением силы на длину плеча воздействия, то есть длину перпендикуляра между центром вращения и вектором силы (или его продолжением). Коль скоро мы рассматриваем вероятность опрокидывания вперед, то центром вращения мотоцикла будем считать пятно контакта передней шины с дорогой (для упрощения картины берем предельный случай, когда переднее колесо заблокировано и сила трения достигла максимума, иначе центром следовало бы считать ось переднего колеса). И, вновь для упрощения, считаем, что мотоцикл — конструкция монолитно-жесткая, что центр масс системы «мотоцикл + мотоциклист» всегда находится на высоте h и аккурат посередине между колесами.

Для упрощения мы разместили центр тяжести ровно между колесами. При движении с постоянной скоростью силы F₁ и F₂ равны между собой, а в сумме они равны силе тяжести (весу) мотоцикла и мотоциклиста Mg (влиянием аэродинамических и прочих сил сейчас пренебрегаем). При замедлении сила F₁ возрастает, а сила F₂, соответственно, падает. Это — динамическое перераспределение веса. Fсц1 и Fсц2 — действующие в продольном направлении на шины силы сцепления, возникающие в пятнах контакта шин с дорогой. Опрокидывающий момент создает сила Fин на плече h, а препятствует ему момент силы тяжести F на плече b

Итак, торможение. Мотоцикл клюет носом: приложенная к центру тяжести сила инерции F (в ее «ньютоновском» смысле как сила противодействия) направлена вперед — и закручивает мотоцикл по часовой стрелке с моментом Mah, попутно увеличивая вертикальную силу F₁, с которой переднее колесо давит на дорогу (происходит так называемое динамическое перераспределение веса), а значит, и направленную назад силу сцепления Fсц1 в пятне контакта переднего колеса. В той же мере ослабляется сила F₂ и, соответственно, сила сцепления Fсц2 в пятне контакта заднего колеса. Препятствует же опрокидыванию направленный против часовой стрелки момент, создаваемый силой тяжести Mg, то бишь весом мотоцикла и мотоциклиста, который по отношению к центру опрокидывания действует на плече b, то есть равен Mgb. Заднее колесо потеряет сцепление с дорогой или начнет отрываться, когда момент, создаваемый силой Fин на плече h, сравняется или превысит момент силы тяжести на плече b. Поскольку совокупная масса мотоцикла и мотоциклиста M фигурирует во всех противоборствующих силах и моментах, причем исключительно в первой степени, мы вычеркиваем ее из наших уравнений — и приходим к выводу, что склонность мотоцикла к опрокидыванию через переднее колесо зависит от его колесной базы (в нашем случае это 2b) и высоты h центра тяжести, а влияние массы (по крайней мере на этапе простых линейных зависимостей) исчезает. Чем ниже центр тяжести и чем длиннее колесная база мотоцикла, тем лучше он застрахован от опрокидывания — и тем большее замедление может развить с помощью тормозов!

Можно оценить и максимально возможное замедление:

С оговоркой, что ни при каких обстоятельствах это замедление не превысит gµ. Напомним, что величина b лишь в нашем случае равна половинке колесной базы, а в более общем — это расстояние «по горизонтали» от центра переднего колеса до центра тяжести.

И еще один вывод: чем более скользкая дорога, тем, как ни странно, у мотоцикла выше шанс развить такое же предельное замедление, что и автомобиль. Если, конечно, этот автомобиль не ЛуАЗ-969, который сначала делал stoppie похлеще мотоцикла, но завершал измерение тормозного пути с отменным результатом; с другой стороны, на скользкой дороге и «потерять» мотоцикл легче.

Только не надо сейчас про гироскопические моменты, моменты инерции и импульсы. Еще раз: это упрощенная картинка, цель которой — показать самые важные закономерности! А начни мы оценивать влияние всех факторов — и объем этой эпистолы разрастется до добротной кандидатской.

Лучше предупредить, что с потерей надежного сцепления заднего колеса с дорогой, уж не говоря о подъеме колеса, мотоцикл, скорее всего, начнет «складываться» — и система «мотоцикл + мотоциклист» может разобщиться гораздо раньше завершения сальто. Ведь не бывает, особенно при торможении, идеально прямолинейного движения, как не бывает, чтобы руль стоял идеально прямо, а мотоциклист сидел так, чтобы его центр тяжести не был смещен вбок относительно продольной оси мотоцикла. Посмотрите на мотоцикл сверху (а лучше нарисуйте еще одну похожую картинку): малейшее смещение центра тяжести в сторону — и появляется «разворачивающий» момент, а если при этом заднее колесо едва касается дороги, то остается уповать на мастерство или чудо. А ведь мы рассмотрели только «легкий» случай, когда мотоцикл едет прямо!

А теперь вслед за Владимиром Здоровым едем на полигон!

autoreview.ru

Исследование факторов, влияющих на тормозной путь автомобиля

Краевая открытая научная конференция школьников

Ставропольского края

Секция: физика

Название работы: Исследование факторов, влияющих на тормозной путь автомобиля

Автор работы: Гончаров Антон Владимирович

Место выполнения работы: Кочубеевский р-н,

с. Кочубеевское,

МОУ СОШ №4,

7 класс

Научный руководитель: Крестелева

Елена Юрьевна,

учитель математики-физики

г. Ставрополь, 2015

СОДЕРЖАНИЕ

I. Введение. 3

II. Основная часть.

2.1. Тормозной путь автомобиля. 4

2.2. Проведение и результаты экспериментов. 4

2.3. Расчет тормозного пути по формуле. 6

III. Заключение. Выводы. 7

IV. Список использованной литературы. 8

ВВЕДЕНИЕ

Автомобиль прочно укрепился в образе современного жителя. С каждым годом машина приобретает всё большую значимость в жизни человека. Однако автомобилизация несёт людям не только пользу, с популярностью автотранспорта связаны и острые проблемы, переживаемые человечеством в последние годы, в частности рост дорожно-транспортных происшествий. Так, в Кочубеевском районе за последние 2 года можно наблюдать большое количество дорожно-транспортных происшествий, в которых пострадали, а в некоторых случаях и погибли люди.

Год	2013	2014
Количество ДТП	71	68
Количество пострадавших	84	71
Количество погибших	8	9

Актуальность темы.

Именно 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.

Многие из тех, кто в настоящий момент обучается в школе, в будущем станут водителями или пешеходами, которые обязаны знать, от каких факторов зависит тормозной путь автомобиля. В нашем районе, как и во всей стране, дороги стали объектом повышенной опасности, что приводит к необходимости изучения этого вопроса.

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

Задачи:

1. Изучить литературу по данному вопросу.

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

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

4. Сделать необходимые выводы.

Для достижения поставленных целей над данным проектом я работал по следующим направлениям:

1) Изучение теории тормозного пути;

2) Проведение эксперимента;

3) Выводы

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

Практическая значимость состоит в необходимости учитывания в повседневной жизни зависимость тормозного пути от скорости и от коэффициента сцепления шин с дорогой.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Тормозной путь автомобиля.

Чаще всего причиной ДТП является физическое явление инерция - свойство тел сохранять покой или равномерное прямолинейное движение, если внешние воздействия на него отсутствуют или взаимно скомпенсированы.

Торможение — процесс создания искусственного сопротивления движению автомобиля с целью уменьшения его скорости.

Сила трения тормозов заставляет автомобиль снижать скорость. Чем сильнее нажимать на тормоз, тем большая площадь тормозных колодок соприкасается с колесами и тем быстрее остановится автомобиль. Но, однако, автомобиль остановить мгновенно нельзя, потому что у всех средств транспорта есть тормозной путь.

Тормозной путь - путь, пройденный автомобилем с начала действия тормозов до его полной остановки.

Далеко не все водители знают, что в зависимости от условий торможения со скорости 60 км/ч остановочный путь может составлять как 25, так и 150 метров. От чего зависит его длина?

Величина тормозного пути зависит от многих факторов, а именно:

1- скорость движения

2- дорожное покрытие (погодные условия)

3 - состояние колес и тормозной системы

4 - способ торможения

Проведение и результаты экспериментов

Мне предстояло организовать и провести эксперименты, в ходе которых можно определить, как зависит тормозной путь автомобиля от скорости движения и дорожного покрытия.

Так как на данный момент у меня нет разрешения на вождение автомобиля, то мне пришлось в качестве движущегося средства взять велосипед и начать исследование тормозного пути велосипеда при различных условиях движения. Результаты данного эксперимента помещены в таблице.

Зависимость тормозного пути велосипеда от скорости движения и дорожного покрытия

	Длина тормозного пути
	Сухой асфальт	Укатанный снег
Движение на пониженной скорости	0,4 м	1,4 м
Движение на повышенной скорости	1,3 м	4,8 м

По результатам эксперимента можно сделать вывод, что тормозной путь зависит от дорожного покрытия и от скорости движения: чем больше скорость и хуже дорога, тем длиннее тормозной путь.

Для более точного исследования зависимости тормозного пути от скорости движения и дорожного покрытия я использовал интерактивную модель «Калькулятор тормозного пути».

Выбирая последовательно различные виды дорожного покрытия (сухой асфальт, мокрая дорога, укатанный снег, обледенелая дорога), а также скоростной режим (в км/ч), я изучал длину тормозного пути. Полученные данные отражены в таблице.

Зависимость тормозного пути автомобиля от скорости движения и дорожного покрытия

Скоростной режим, км/ч	Дорожное покрытие	Тормозной путь, м
40	сухой асфальт	9
	мокрая дорога	16
	укатанный снег	31
	обледенелая дорога	63
80	сухой асфальт	36
	мокрая дорога	63
	укатанный снег	126
	обледенелая дорога	252

Анализируя данные результаты, я заметил, что при увеличении скорости движения автомобиля в 2 раза, его тормозной путь на одном и том же дорожном покрытии увеличивается в 4 раза!

Расчет тормозного пути по формуле

Обратившись к различным теоретическим источникам для подтверждения полученных фактов, я увидел, что существует несколько формул расчета тормозного пути автомобиля. В их основе лежит второй закон Ньютона.

Основной тормозной путь автомобиля можно определить по формуле:

S = V²о/2gµ,

где:

S - тормозной путь в метрах;

Vо - скорость движения автомобиля в момент начала торможения в м/сек;

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

µ - коэффициент сцепления шин с дорогой.

Коэффициент сцепления шин на различных дорожных покрытиях следующий:

асфальт (сухой) 0.7 - 0.8;

асфальт (мокрый) 0.4 - 0.5;

укатанный снег 0.25 – 0.35;

гололёд 0.1 – 0.2.

Чем хуже дорога, тем ниже будет коэффициент.

Вывод: Тормозной путь прямо пропорционален квадрату скорости движения автомобиля и обратно пропорционален коэффициенту сцепления шин с дорогой.

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

Результаты проведенных мною экспериментов полностью подтверждаются теорией.

Безопасность автомобиля и водителя с пассажирами на дороге определяющим образом зависит от состояния его колес, а именно от остаточной высоты протектора покрышки. Протектор — та часть колеса, которая контактирует с дорожным покрытием. Именно от параметров и состояния протектора зависит показатель сцепления автомобиля с дорогой и его управляемость при движении, особенно на скользкой дороге.

Следует помнить, что в процессе износа протектора тормозной путь автомобиля будет увеличиваться. Глубина протекторов новых покрышек варьируется от 5 до 17 мм (у внедорожников) . Обычные летние автомобильные шины имеют высоту протектора 7,5–8,5 мм, а зимние 8,5–9,5 мм. Если принять за единицу тормозной путь абсолютно новой покрышки, то при износе на 1 мм протектора покрышки тормозной путь будет увеличиваться приблизительно на 5%. При достижении же критической высоты протектора в 1,6 мм, тормозной путь, в сравнении с новой покрышкой возрастает в 1,6 раза. Например, на новых шинах машины BMV тормозной путь составил 59,5 м, на изношенных до 3 мм — 88,5 м, на почти лысых (1,6 мм) — 115,5 м.

Такой расчет верен для сухой поверхности дороги, для мокрых и скользких поверхностей результаты увеличения тормозного пути будут еще больше в 2,5–3 раза.

Немаловажную роль играет и тормозная система автомобиля. Случается так, что плохо отрегулированная система торможения может стать причиной длинного тормозного пути.

Существует несколько способов торможения: плавное, резкое, прерывистое и ступенчатое. Первый способ применяется в спокойной обстановке. Постепенное увеличение давления на педаль дает плавное замедление автомобиля. При этом получается самый большой тормозной путь. Резкое торможение (сильное нажатие на педаль) практически всегда приводит к блокировке колес и юзу, что в свою очередь влечет к потере управляемости и заносу автомобиля. При прерывистом торможение водитель должен сильно нажать на педаль тормоза практически до блокировки колес, затем отпустить педель. Повторять эти действия до полной остановки. При ступенчатом торможении водитель должен несколько раз нажать на педаль тормоза, при этом каждое последующее нажатие производится с большим усилием, чем предыдущее пока автомобиль не остановиться.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

ВЫВОДЫ.

Зачастую покупатели машин смотрят на разгон до 100 км/ч, расход топлива на 100 км. Однако при этом мало кто смотрит на тормозной путь. А зря!

На самом деле торможение куда важнее любых других технических характеристик. Ведь быстро остановиться означает спасти жизнь, автомобиль, бампер, фары. 99 процентов автовладельцев не то что не помнят, иногда даже и не знают о тормозном пути своей машины! Более того, большинство не понимают, насколько много или мало тормозного пути в 30 или 40 метров при остановке со скоростью 100 км/ч.

Любопытно знать, что даже не все сотрудники ГАИ разбираются в длине тормозного пути. Примером тому служат новости с фразами «тормозной путь Ланоса составил 18 метров, при этом скорость была порядка 100 км/ч». Подобные комментарии - абсурдны, так как тормозной путь у этой марки машины, движущейся со скоростью 100 км/ч составляет 31,4 метра.

Нельзя переходить дорогу перед близко идущим транспортом. Об этом следует помнить во избежание ДТП как пешеходам, так и автомобилистам. При движении автомобиля и по сухой летней, и по скользкой зимней дороге тормозной путь и время торможения зависят от скорости движения, причём тормозной путь прямо пропорционален квадрату скорости. Поскольку зимой коэффициент трения резины по асфальту уменьшается, тормозной путь и время торможения увеличиваются. Контроль состояния покрышек автомобиля и их своевременная замена должны стать главными правилами для каждого автомобилиста. Для того чтобы тормоза не стали причиной аварии, необходимо регулярно проходить технический осмотр своего автомобиля.

Многих аварий можно было бы избежать, если бы водители следовали золотому правилу - держи дистанцию. Для остановки транспорта требуется время и пространство.

ВОДИТЕЛЬ, ВНИМАНИЕ! ТОРМОЗИ ЗАРАНЕЕ!

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Физика. 7 кл.:учеб.для общеобразоват. учреждений / А.В. Перышкин
Занимательная физика / Под ред. А. в. Митрофанова
Хочу стать Кулибиным/И.И. Эльшанский.
Иванов А.С., Проказа А.Т. Мир механики и техники: Кн. для учащихся. – М.: Просвещение, 1993.
http://www.bezdtp.ru/campaigns/pritormozi/calculator.php
http://in-drive.ru/6455-raschet-dliny-tormoznogo-puti-avtomobilja.html
http://autoportal.ua/articles/dorogi/25830.html

kopilkaurokov.ru

Научно-исследовательская работа по физике на тему "Исследование факторов, влияющих на тормозной путь автомобиля" (7 класс)

Краевая открытая научная конференция школьников

Ставропольского края

Секция: физика

Название работы: Исследование факторов, влияющих на тормозной путь автомобиля

Автор работы: Гончаров Антон Владимирович

Место выполнения работы: Кочубеевский р-н,

с. Кочубеевское,

МОУ СОШ №4,

7 класс

Научный руководитель: Крестелева

Елена Юрьевна,

учитель математики-физики

г. Ставрополь, 2015

СОДЕРЖАНИЕ

I. Введение. 3

II. Основная часть.

2.1. Тормозной путь автомобиля. 4

2.2. Проведение и результаты экспериментов. 4

2.3. Расчет тормозного пути по формуле. 6

III. Заключение. Выводы. 7

IV. Список использованной литературы. 8

ВВЕДЕНИЕ

Год

2013

2014

Количество ДТП

Количество пострадавших

Количество погибших

Актуальность темы.

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

Задачи:

1. Изучить литературу по данному вопросу.

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

4. Сделать необходимые выводы.

Для достижения поставленных целей над данным проектом я работал по следующим направлениям:

1) Изучение теории тормозного пути;

2) Проведение эксперимента;

3) Выводы

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

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Тормозной путь автомобиля.

Тормозной путь - путь, пройденный автомобилем с начала действия тормозов до его полной остановки.

Величина тормозного пути зависит от многих факторов, а именно:

1- скорость движения

2- дорожное покрытие (погодные условия)

3 - состояние колес и тормозной системы

4 - способ торможения

Проведение и результаты экспериментов

Зависимость тормозного пути велосипеда от скорости движения и дорожного покрытия

Длина тормозного пути

Сухой асфальт

Укатанный снег

Движение на пониженной скорости

0,4 м

1,4 м

Движение на повышенной скорости

1,3 м

4,8 м

Зависимость тормозного пути автомобиля от скорости движения и дорожного покрытия

Скоростной режим, км/ч

Дорожное покрытие

Тормозной путь, м

сухой асфальт

мокрая дорога

укатанный снег

обледенелая дорога

сухой асфальт

мокрая дорога

укатанный снег

126

обледенелая дорога

252

Расчет тормозного пути по формуле

Основной тормозной путь автомобиля можно определить по формуле:

S = V²о/2gµ,

где:

S - тормозной путь в метрах;

Vо - скорость движения автомобиля в момент начала торможения в м/сек;

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

µ - коэффициент сцепления шин с дорогой.

Коэффициент сцепления шин на различных дорожных покрытиях следующий:

асфальт (сухой) 0.7 - 0.8;

асфальт (мокрый) 0.4 - 0.5;

укатанный снег 0.25 – 0.35;

гололёд 0.1 – 0.2.

Чем хуже дорога, тем ниже будет коэффициент.

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

Результаты проведенных мною экспериментов полностью подтверждаются теорией.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

ВЫВОДЫ.

ВОДИТЕЛЬ, ВНИМАНИЕ! ТОРМОЗИ ЗАРАНЕЕ!

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Физика. 7 кл.:учеб.для общеобразоват. учреждений / А.В. Перышкин
Занимательная физика / Под ред. А. в. Митрофанова
Хочу стать Кулибиным/И.И. Эльшанский.
Иванов А.С., Проказа А.Т. Мир механики и техники: Кн. для учащихся. – М.: Просвещение, 1993.
http://www.bezdtp.ru/campaigns/pritormozi/calculator.php
http://in-drive.ru/6455-raschet-dliny-tormoznogo-puti-avtomobilja.html
http://autoportal.ua/articles/dorogi/25830.html

infourok.ru

Тормозной путь физика

неужели тормозной путь не зависит от массы авто?

Что такое «масса»?

Инертная масса

Инертная масса осложняет торможение

Гравитационная масса

Гравитационная масса помогает торможению

Одна масса мешает, другая — помогает. Что победит?

Нам поможет Закон сохранения энергии

Машина тормозит не тормозами, а шинами

Инертная и гравитационная массы противодействуют друг другу в равной степени

Тормоза важны

Однако главное при торможении — шины

Легковушка и фура тормозят одинаково

Как это поможет на практике?

Используйте качественные шины

Тюнинг машины требует профессионального подхода

Маленькая легкая машина не дает преимуществ при торможении

Сохраняйте самообладание, управляя загруженной машиной

Не перегружайте машину

Учитесь правильно тормозить

Конспект урока по физике "Тормозной путь" (9 класс)

Тормозной путь автомобиля

Тормозной путь автомобиля при скорости 60 км/ч

Формула для определения тормозного пути

Тормозной путь на сухом асфальте

Тормозной путь на покрытии: снег, лед, мокрый асфальт

Как тормозить на мотоцикле?

Тормозной путь мотоциклов

Исследовательская работа по физике на тему ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ТОРМОЗНОЙ ПУТЬ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Безопасность движения. Лекция 4 — Энциклопедия журнала "За рулем"

Лекция 4. Торможение

План-конспект урока по физике (9 класс) на тему: Интегрированный урок по физике и математике "Тормозной путь. Остановочный путь. Безопасность дорожного движения"

ФИЗИКА И БЕЗОПАСНОСТЬ НА ДОРОГАХ

ФИЗИКА И БЕЗОПАСНОСТЬ НА ДОРОГАХ

Ferodo › Блог › Торможение и физика автомобилей в компьютерных играх последних тридцати лет

Остановись, мгновенье, ты опасно! — Авторевю

Исследование факторов, влияющих на тормозной путь автомобиля

Научно-исследовательская работа по физике на тему "Исследование факторов, влияющих на тормозной путь автомобиля" (7 класс)

Смотрите также