Jedź prosto od samego początku. Teoria ruchu samochodowego: główne elementy

• Studiując różne ruchy, można wyróżnić jeden stosunkowo prosty i powszechny rodzaj ruchu - ruch ze stałym przyspieszeniem. Podajemy definicję i dokładny opis tego ruchu. Po raz pierwszy Galileo odkrył ruch ze stałym przyspieszeniem.

Prostym przypadkiem nierównomiernego ruchu jest ruch o stałym przyspieszeniu, w którym moduł i kierunek przyspieszenia nie zmieniają się z czasem. Może być prosty i zakrzywiony. W przybliżeniu przy stałym przyspieszeniu autobus lub pociąg porusza się podczas ruszania lub hamowania, krążek ślizgający się na lodzie itp. Wszystkie ciała pod wpływem przyciągania do Ziemi spadają w pobliżu jej powierzchni ze stałym przyspieszeniem, jeśli opór powietrza można pominąć. Zostanie to omówione później. Będziemy badać głównie ruch ze stałym przyspieszeniem.

Podczas jazdy ze stałym przyspieszeniem wektor prędkości zmienia się jednakowo w równych odstępach czasu. Jeśli zmniejszymy przedział czasu o połowę, moduł wektora zmiany prędkości również zmniejszy się o połowę. Rzeczywiście, w pierwszej połowie przedziału prędkość zmienia się dokładnie w taki sam sposób, jak w drugiej. W takim przypadku kierunek wektora zmiany prędkości pozostaje niezmieniony. Stosunek zmiany prędkości do przedziału czasu będzie taki sam dla każdego okresu. Dlatego wyrażenie przyspieszenia można zapisać w następujący sposób:

Wyjaśnijmy, co powiedziała ta postać. Niech trajektoria jest zakrzywiona, przyspieszenie jest stałe i skierowane w dół. Następnie wektory zmiany prędkości dla równych przedziałów czasowych, na przykład na każdą sekundę, zostaną skierowane w dół. Znajdź zmiany prędkości dla kolejnych przedziałów czasowych równych 1 s. Aby to zrobić, odkładamy od jednego punktu A prędkości 0, 1, 2, 3 itd., Które ciało uzyskuje po 1 s, i odejmujemy prędkość początkową od końcowej. Ponieważ \u003d const, wówczas wszystkie wektory przyrostu prędkości dla każdej sekundy leżą na tym samym pionie i mają te same moduły (ryc. 1.48), tj. Moduł wektora zmiany prędkości A rośnie równomiernie.

Figa. 1,48

Jeśli przyspieszenie jest stałe, można to rozumieć jako zmianę prędkości na jednostkę czasu. Pozwala to ustawić jednostki dla modułu przyspieszenia i jego rzutów. Piszemy wyrażenie dla modułu akceleracji:

Wynika, że

Dlatego jednostka przyspieszenia jest stałym przyspieszeniem ruchu ciała (punktu), przy którym moduł prędkości na jednostkę czasu zmienia się na jednostkę prędkości:

Te jednostki przyspieszenia brzmią następująco: jeden metr kwadratowy na sekundę i jeden centymetr na sekundę do kwadratu.

Jednostka przyspieszenia 1 m / s 2 jest stałym przyspieszeniem, przy którym moduł zmiany prędkości dla każdej sekundy wynosi 1 m / s.

Jeżeli przyspieszenie punktu jest niestabilne i w dowolnym momencie staje się równe 1 m / s 2, nie oznacza to, że moduł przyrostu prędkości wynosi 1 m / s na sekundę. W tym przypadku wartość 1 m / s 2 należy rozumieć w następujący sposób: jeżeli począwszy od tego momentu przyspieszenie stało się stałe, to dla każdej sekundy moduł zmiany prędkości wynosiłby 1 m / s.

Podczas przyspieszania z zatrzymania samochód Zhiguli uzyskuje przyspieszenie 1,5 m / s 2, a pociąg - około 0,7 m / s 2. Kamień spadający na ziemię porusza się z przyspieszeniem 9,8 m / s 2.

Ze wszystkich rodzajów ruchu nierównomiernego zidentyfikowaliśmy najprostszy - ruch ze stałym przyspieszeniem. Jednak nie ma ruchu o ściśle stałym przyspieszeniu, podobnie jak nie ma ruchu o ściśle stałej prędkości. Wszystko to są najprostsze modele prawdziwych ruchów.

Ćwiczyć

1. Punkt porusza się po zakrzywionej ścieżce z przyspieszeniem, którego moduł jest stały i równy 2 m / s 2. Czy to oznacza, że \u200b\u200bw ciągu 1 s moduł prędkości punktu zmienia się o 2 m / s?
2. Punkt porusza się ze zmiennym przyspieszeniem, którego moduł w pewnym momencie wynosi 3 m / s 2. Jak interpretować tę wartość przyspieszenia punktu ruchomego?

Jednym z najważniejszych wskaźników dynamicznych właściwości pojazdu jest wskaźnik przyspieszenia - przyśpieszenie.

Gdy zmienia się prędkość, powstają siły bezwładności, które samochód musi pokonać, aby zapewnić dane przyspieszenie. Siły te są powodowane przez postępujące poruszające się masy samochodu. moraz momenty bezwładności obracających się części silnika, przekładni i kół.

Dla wygody obliczeń użyj kompleksowego wskaźnika - zmniejszone siły bezwładności:

gdzie δ vR - współczynnik rozliczeniowy dla mas wirujących.

Wartość przyspieszenia j \u003d dv / dt, który samochód może rozwinąć, poruszając się po poziomym odcinku drogi na danym biegu i przy danej prędkości, jest wynikiem przekształcenia wzoru na określenie rezerwy mocy wydawanej na przyspieszenie:

,

lub przez reakcję dynamiczną:

D \u003d f +
.

Stąd: j \u003d
.

Aby określić przyspieszenie podczas wznoszenia lub zniżania, użyj wzoru:

Zdolność samochodu do szybkiego przyspieszenia jest szczególnie ważna w miejskich warunkach jazdy. Zwiększone przyspieszenie samochodu można uzyskać poprzez zwiększenie przełożenia u 0 główny bieg i odpowiedni dobór charakterystyki zmiany momentu obrotowego silnika.

Maksymalne przyspieszenie podczas przyspieszania wynosi:

Dla samochodów na pierwszym biegu 2.0 ... 3.5 sM 2 ;

Dla samochodów z bezpośrednim biegiem 0,8 ... 2,0 sM 2 ;

Dla samochodów ciężarowych na drugim biegu 1.8 ... 2.8 sM 2 ;

Dla ciężarówek z bezpośrednim biegiem 0,4 ... 0,8 sM 2 .

Czas i sposób na przyspieszenie samochodu

Wielkość przyspieszenia w niektórych przypadkach nie jest wystarczająco wyraźnym wskaźnikiem zdolności samochodu do przyspieszenia. W tym celu wygodnie jest używać wskaźników, takich jak czas i ścieżka przyspieszeniado danej prędkości i grafiki pokazującej zależność prędkości od czasu i ścieżki przyspieszenia.

Tak jak j \u003dnastępnie dt \u003d.

Stąd, całkując uzyskane równanie, znajdujemy czas przyspieszenia tw danym przedziale zmian prędkości od v 1 przed v 2 :

.

Określenie ścieżki przyspieszenia S.w danym przedziale zmiana prędkości jest następująca. Ponieważ prędkość jest pierwszą pochodną ścieżki, różnicę ścieżki dS \u003d vdtlub ścieżka przyspieszenia w zakresie zmian prędkości od v 1 przed v 2 jest równe:

.

W warunkach rzeczywistej eksploatacji pojazdu czas poświęcony na zmianę biegów i poślizg sprzęgła zwiększa czas przyspieszania w porównaniu do jego wartości teoretycznej (obliczonej). Czas spędzony na zmianie biegów zależy od konstrukcji skrzyni biegów. W przypadku automatycznej skrzyni biegów czas ten jest prawie zerowy.

Ponadto przetaktowywanie nie zawsze występuje w pełne zaopatrzenie w paliwojak zasugerowano w powyższej metodzie. Zwiększa także rzeczywisty czas przyspieszania.

Podczas korzystania z ręcznej skrzyni biegów ważnym punktem jest prawidłowy wybór najbardziej korzystnych prędkości zmiany biegów v 1-2 , v 2-3 itp. (patrz rozdział „Obliczanie przyczepności samochodu”).

Aby ocenić zdolność samochodu do przyspieszenia, jako wskaźnik stosuje się również czas przyspieszenia po rozpoczęciu od 100 i 500 m.

Wykresy akceleracyjne

W obliczeniach praktycznych zakłada się, że przyspieszenie występuje na poziomej, utwardzonej drodze. Sprzęgło jest włączone i nie ślizga się. Sterowanie pracą silnika znajduje się w pozycji pełnego paliwa. Jednocześnie koła są przyczepione do drogi bez poślizgu. Zakłada się również, że zmiana parametrów silnika następuje zgodnie z zewnętrzną charakterystyką prędkości.

Uważa się, że przyspieszenie dla samochodów rozpoczyna się od minimalnie stabilnej prędkości na niższym biegu rzędu v 0 = 1,5…2,0sMdo wartości v t = 27,8sM(100km / h) Za ciężarówki zaakceptuj: v t = 16,7sM(60km / h).

Sekwencyjnie zaczyna się od prędkości v 0 = 1,5…2,0sMna pierwszym i kolejnych biegach, na odpowiedzi dynamicznej (ryc. 1) dla wybranej odciętej vpunkty obliczeniowe (co najmniej pięć) określają wielkość współczynnika dynamicznego podczas przyspieszania jako różnicę rzędnych ( D - f)na różnych biegach. Współczynnik rozliczania mas wirujących ( δ vR) dla każdej transmisji oblicza się według wzoru:

δ vR \u003d 1,04 + 0,05 ja kp 2 .

Przyspieszenie samochodu zależy od wzoru:

j \u003d
.

Zgodnie z uzyskanymi danymi budowane są wykresy przyspieszenia j \u003d f (v)(rys. 2).

Ryc. 2. Charakterystyka przyspieszeń samochodowych.

Przy prawidłowym obliczeniu i budowie krzywa przyspieszenia na wyższym biegu przecina odciętą w punkcie maksymalnej prędkości. Osiągnięcie maksymalnej prędkości następuje przy pełnym wykorzystaniu zapasu czynnika dynamicznego: D - f \u003d 0.

Rysowanie osi czasu przyspieszeniat \u003d f (v)

Ten wykres jest wykreślany za pomocą wykresu przyspieszenia samochodu. j \u003d f (v)(rys. 2). Skala prędkości na wykresie przyspieszenia jest podzielona na równe sekcje, na przykład co 1 sM, a od początku każdej sekcji prostopadłe są rysowane do przecięcia z krzywymi przyspieszenia (ryc. 3).

Pole każdej z otrzymanych elementarnych trapezoidów w przyjętej skali jest równe czasowi przyspieszenia dla danego odcinka prędkości, jeśli założymy, że w każdym odcinku prędkości przyspieszenie zachodzi ze stałym (średnim) przyspieszeniem:

jot poślubić \u003d (j 1 + j 2 )/2 ,

gdzie jot 1 , j 2 - przyspieszenie odpowiednio na początku i na końcu rozpatrywanego odcinka prędkości, sM 2 .

Obliczenia te nie uwzględniają czasu na zmianę biegów i innych czynników prowadzących do zawyżenia czasu przyspieszania. Dlatego zamiast średniego przyspieszenia weź przyspieszenie jot ja na początku arbitralnie pobranego obszaru (określonego w skali).

Na podstawie przyjętego założenia czas przyspieszeniaw każdej sekcji przyrostu prędkości Δvzdefiniowana jako:

t i \u003d Δv / j ja ,z.

Figa. 3. Rysowanie osi czasu przyspieszenia

Pozyskane dane budują wykres czasu przyspieszenia t \u003d f (v). Czas pełnego przyspieszenia od v 0 do wartości v t określone jako suma czasu przyspieszenia (z sumą skumulowaną) dla wszystkich sekcji:

t 1 =Δv / j 1 , t 2 =t 1 + (Δv / j 2 ) ,t 3 \u003d t 2 + (Δv / j 3 ) i tak dalej t t końcowy czas przyspieszenia:

.

Podczas budowania wykresu czasu przyspieszenia wygodnie jest skorzystać z tabeli i zaakceptować Δv= 1sM.

Przypomnijmy, że skonstruowany (teoretyczny) harmonogram przyspieszenia (ryc. 4) różni się od rzeczywistego tym, że nie uwzględnia się czasu rzeczywistego zmiany biegów. Ryc. 4 czas (1.0 z) na dźwigni zmiany biegów jest wyświetlany warunkowo, aby zilustrować moment zmiany biegów.

Podczas korzystania z mechanicznej (stopniowej) przekładni w samochodzie, rzeczywisty harmonogram przyspieszenia charakteryzuje się utratą prędkości podczas zmiany biegów. Zwiększa także czas przyspieszania. W samochodzie z przekładnią z synchronizatorami intensywność przyspieszenia jest wyższa. Najwyższa intensywność występuje w samochodzie z automatyczną, bezstopniową przekładnią.

Czas przyspieszania małych samochodów krajowych od postoju do prędkości 100 km / h(28sM) wynosi około 13 ... 20 z. W przypadku samochodów klasy średniej i dużej nie przekracza 8 ... 10 z.

Figa. 4. Charakterystyka przyspieszenia samochodu w czasie.

Przyspieszenie ciężarówek do prędkości 60 km / h(17sM) wynosi 35 ... 45 zi wyższe, co wskazuje na ich brak dynamizmu.

km / hwynosi 500 ... 800 m.

Dane porównawcze dotyczące czasu przyspieszania samochodów produkcji krajowej i zagranicznej podano w tabeli. 3.4

Tabela 3.4

Czas przyspieszania samochodów do prędkości 100 km / h (28 m / s)

Uwaga: Obok rodzaju pojazdu znajduje się objętość robocza ( l) i moc silnika (w nawiasach) ( h.p.).

Wyznaczanie ścieżki przyspieszenia samochoduS. \u003d f (v)

Podobnie wykonywana jest integracja graficzna wcześniej zbudowanej zależności. t = fa(V.) aby uzyskać zależność ścieżki przyspieszenia S. od prędkości samochodu. W tym przypadku krzywa wykresu czasu przyspieszania samochodu (ryc. 5) jest podzielona na przedziały czasowe, dla których istnieją odpowiednie wartości V. do r k .

Ryc.5. Schemat wyjaśniający użycie osi czasu przyspieszenia samochodu t = fa ( V. ) wykreślić ścieżkę przyspieszeniaS. \u003d f ( V. ) .

Obszar prostokąta elementarnego, na przykład w przedziale Δ t 5 istnieje ścieżka, którą samochód przechodzi od znaku t 4 do znaku t 5 porusza się ze stałą prędkością V. do r 5 .

Rozmiar obszaru prostokąta elementarnego określa się w następujący sposób:

Δ S. k = V. do r k (t k - t k -1 ) = V. do r k · Δ t k .

gdzie k \u003d l ... m - numer seryjny przedziału, m losowo wybrane, ale uważane za wygodne do obliczeń, kiedy m = n.

Na przykład (ryc. 5), jeśli V. Śr.5 =12,5 sM; t 4 =10 z; t 5 =14 znastępnie Δ S. 5 = 12,5(14 - 10) = 5 m.

Ścieżka przyspieszenia od prędkości V. 0 do prędkości V. 1 : S. 1 = Δ S. 1 ;

do prędkości V. 2 : S. 2 = Δ S. 1 + Δ S. 2 ;

do prędkości V. n : S. n = Δ S. 1 + Δ S. 2 + ... + Δ S. n =
.

Wyniki obliczeń wprowadza się do tabeli i przedstawia w postaci wykresu (ryc. 6).

Ścieżka przyspieszenia dla samochodów do prędkości 100 km / hwynosi 300 ... 600 m. W przypadku samochodów ciężarowych ścieżka przyspieszenia do prędkości 50 km / hrówna 150 ... 300 m.

Ryc. 6. Grafikaścieżki przyspieszeniasamochód.

Prędkość samochodu, przyspieszając od punktu początkowego na prostym odcinku km ze stałym przyspieszeniem km / h 2, oblicza się według wzoru. Określić najmniejsze przyspieszenie, z jakim samochód powinien się poruszać, aby po przejechaniu kilometrów uzyskać prędkość co najmniej km / h. Wyraź odpowiedź w km / h 2.

Rozwiązanie problemu

Ta lekcja pokazuje przykład obliczania najmniejszego przyspieszenia pojazdu w danych warunkach. Tego rozwiązania można użyć do pomyślnego przygotowania się do egzaminu z matematyki, w szczególności przy rozwiązywaniu problemów typu B12.

Warunek określa wzór określania prędkości samochodu: o znanej długości ścieżki i stałym przyspieszeniu. Aby rozwiązać problem, wszystkie znane wielkości są zastępowane w podanym wzorze określania prędkości. W rezultacie uzyskujemy irracjonalną nierówność z jedną niewiadomą. Ponieważ obie strony tej nierówności są większe od zera, są one podniesione do kwadratu zgodnie z główną właściwością nierówności. Po wyrażeniu wartości z uzyskanej nierówności liniowej określa się zakres przyspieszenia. Zgodnie ze stanem problemu dolną granicą tego zakresu jest pożądane minimalne przyspieszenie samochodu w danych warunkach.

Niezależnie od tego, kto prowadzi samochód - doświadczonego kierowcy z dwudziestoletnim doświadczeniem lub nowicjusza, który otrzymał wczoraj długo oczekiwane prawa - awaria może wystąpić w każdej chwili na drodze z powodu:

• wykroczenia drogowe przez dowolnego użytkownika drogi;
• pojazd źle działający;
• nagłe pojawienie się na drodze osoby lub zwierzęcia;
• czynniki obiektywne (słaba droga, słaba widoczność, spadające kamienie, drzewa itp. na drodze).

Bezpieczna odległość między samochodami

Zgodnie z pkt 13.1 Przepisów drogowych kierowca musi trzymać się z dala od poprzedzającego pojazdu w wystarczającej odległości, która pozwoli mu na czas zahamować.

Nieprzestrzeganie odległości jest jedną z głównych przyczyn wypadków drogowych.

Po gwałtownym zatrzymaniu się przed pojazdem z przodu kierowca bezpośrednio za nim nie ma czasu na hamowanie. Rezultatem jest zderzenie dwóch, a czasem większej liczby pojazdów.

Aby określić bezpieczną odległość między maszynami podczas jazdy, zaleca się przyjąć całkowitą wartość liczbową prędkości. Na przykład prędkość samochodu wynosi 60 km / h. Oznacza to, że odległość między nim a pojazdem z przodu musi wynosić 60 metrów.

Możliwe efekty kolizji

Zgodnie z wynikami badań technicznych silne uderzenie jadącego samochodu wokół przeszkody o sile odpowiada upadkowi:

• przy 35 km / h - z wysokości 5 metrów;
• przy 55 km / h - 12 metrów (z 3-4 pięter);
• przy 90 km / h - 30 metrów (od 9 piętra);
• przy 125 km / h - 62 metry.

Oczywiste jest, że zderzenie pojazdu z innym samochodem lub inną przeszkodą nawet przy niskiej prędkości grozi obrażeniami ciała, aw najgorszym przypadku śmiercią.

Dlatego w razie niebezpieczeństwa należy zrobić wszystko, co możliwe, aby zapobiec takim kolizjom i uniknąć przeszkód lub hamowania awaryjnego.

Jaka jest różnica między drogą hamowania a drogą hamowania

Droga hamowania - odległość, jaką pojazd pokona w danym okresie od momentu wykrycia przeszkód przez kierowcę do ostatecznego zaprzestania ruchu.

Obejmuje:

Co decyduje o drodze hamowania

Wiele czynników wpływających na jego długość:

• prędkość reakcji układu hamulcowego;
• prędkość pojazdu w momencie hamowania;
• rodzaj drogi (asfalt, ziemia, żwir itp.);
• stan nawierzchni drogi (po deszczu, deszczu ze śniegiem itp.);
• stan opon (nowy lub zużyty bieżnik);
• ciśnienie w oponach.

Droga hamowania samochodu jest wprost proporcjonalna do kwadratu jego prędkości. Oznacza to, że przy wzroście prędkości 2 razy (z 30 do 60 kilometrów na godzinę) długość drogi hamowania wzrasta 4 razy, 3 razy (90 km / h) - 9 razy.

Hamowanie awaryjne

Hamowanie awaryjne (awaryjne) stosuje się, gdy istnieje niebezpieczeństwo kolizji lub kolizji.

Nie naciskaj zbyt mocno i mocno hamulca - w tym przypadku koła są zablokowane, samochód traci kontrolę, poślizg po autostradzie zaczyna „używać”.

Objawy zablokowanych kół podczas hamowania:

• pojawienie się wibracji kół;
• zmniejszenie hamowania samochodu;
• pojawienie się odgłosu drapania lub pisania opon;
• samochód wpadł w poślizg, nie reaguje na ruchy kierownicą.

WAŻNE: Jeśli to możliwe, konieczne jest włączenie hamowania ostrzegawczego (pół sekundy) w przypadku pojazdów jadących z tyłu, chwilowo zwolnić pedał hamulca i natychmiast rozpocząć hamowanie awaryjne.

Rodzaje hamowania awaryjnego

1. Hamowanie przerywane - wcisnąć hamulec (nie dopuszczając do zablokowania kół) i całkowicie zwolnić. Powtarzaj, aż maszyna całkowicie się zatrzyma.

Po zwolnieniu pedału hamulca należy ustawić kierunek jazdy, aby uniknąć poślizgu.

Przerywane hamowanie jest również stosowane podczas jazdy po śliskiej lub nierównej drodze, hamowania przed dołami lub lodem.

2. Stopniowe hamowanie - naciśnij hamulec, aż jedno z kół się zablokuje, a następnie natychmiast zwolnij nacisk na pedał. Powtarzaj to do momentu całkowitego zatrzymania maszyny.

W momencie luzowania pedału hamulca ster musi być ustawiony w jednej linii z kierownicą, aby uniknąć poślizgu.

3. Hamowanie silnikiem w samochodach z mechaniczną skrzynią biegów - nacisnąć sprzęgło, przełączyć na niższy bieg, ponownie włączyć sprzęgło itp., Naprzemiennie obniżając do najniższego.

W szczególnych przypadkach można obniżyć bieg nie w kolejności, ale natychmiast o kilka.

4. Hamowanie w obecności ABS: jeśli samochód ma automatyczną skrzynię biegów, podczas hamowania awaryjnego konieczne jest naciśnięcie hamulca z maksymalną siłą, aż się zatrzyma, aw maszynach z ręczną skrzynią biegów wywierają również duży nacisk na pedały hamulca i sprzęgła.

Po włączeniu układu ABS pedał hamulca drgnie i usłyszysz wyraźny dźwięk. Jest to normalne, musisz cały czas naciskać pedał, aż samochód się zatrzyma.

ZABRONIONE: Podczas hamowania awaryjnego użyj hamulca postojowego - doprowadzi to do skrętu samochodu i niekontrolowanego poślizgu z powodu całkowitego zablokowania kół samochodu.