Viteza unei mașini care accelerează de la punctul de plecare de-a lungul unui segment de linie dreaptă al unei căi cu o lungime de km cu o accelerație constantă km / h 2 este calculată prin formulă. Determinați cea mai mică accelerație cu care trebuie să se deplaseze mașina pentru a conduce un kilometru și pentru a dobândi o viteză de cel puțin km / h. Exprimă-ți răspunsul în km / h 2.
Soluția problemei
Această lecție demonstrează un exemplu de calcul al celei mai mici accelerații a unei mașini în condiții date. Această soluție poate fi utilizată pentru a se pregăti cu succes pentru examenul de matematică, în special atunci când se rezolvă probleme precum B12.
Condiția specifică formula pentru determinarea vitezei vehiculului: cu o lungime a traseului cunoscută și o accelerație constantă. Pentru a rezolva problema, toate valorile cunoscute sunt substituite în formula de mai sus pentru determinarea vitezei. Ca urmare, obținem o inegalitate irațională cu o necunoscută. Deoarece ambele părți ale acestei inegalități sunt mai mari decât zero, ele sunt pătrate în funcție de proprietatea principală a inegalității. Exprimând valoarea din inegalitatea liniară obținută, se determină intervalul de accelerație. În funcție de starea problemei, limita inferioară a acestui interval este cea mai mică accelerație dorită a mașinii în condițiile date.
Indiferent de cine conduce o mașină - un șofer cu experiență cu douăzeci de ani de experiență sau un începător care tocmai ieri a primit permisul mult așteptat - o situație de urgență poate apărea pe drum în orice moment din cauza:
- încălcări ale traficului de către orice utilizator al drumului;
- starea defectă a vehiculului;
- apariția bruscă a unei persoane sau a unui animal pe drum;
- factori obiectivi (drum prost, vizibilitate slabă, căderea pietrelor, copaci etc.).
Distanța de siguranță între vehicule
Conform clauzei 13.1 din Regulamentul de circulație rutieră, șoferul trebuie să se țină de vehiculul din față la o distanță suficientă care să-i permită să frâneze la timp.
Nerespectarea distanței este una dintre principalele cauze ale accidentelor de circulație.
În cazul unei opriri bruște a vehiculului din față, șoferul mașinii care îl urmărește îndeaproape nu are timp să frâneze. Rezultatul este o coliziune de două și, uneori, mai multe vehicule.
Pentru a determina distanța de siguranță dintre mașini în timp ce conduceți, se recomandă să luați o valoare numerică întreagă a vitezei. De exemplu, viteza unei mașini este de 60 km / h. Aceasta înseamnă că distanța dintre el și vehiculul din față ar trebui să fie de 60 de metri.
Consecințele potențiale ale coliziunilor
Conform rezultatelor testelor tehnice, un impact puternic al unei mașini în mișcare împotriva unui obstacol în vigoare corespunde unei căderi:
- la 35 km / h - de la o înălțime de 5 metri;
- la 55 km / h - 12 metri (de la 3-4 etaje);
- la 90 km / h - 30 de metri (de la etajul 9);
- la 125 km / h - 62 metri.
Este clar că o coliziune a unui vehicul cu o altă mașină sau alt obstacol, chiar și cu viteză redusă, amenință oamenii cu răni și, în cel mai rău caz, moartea.
Prin urmare, în caz de urgență, este necesar să se facă tot posibilul pentru a preveni astfel de coliziuni și pentru a evita obstacolele sau frânarea de urgență.
Care este diferența dintre distanța de frânare și distanța de oprire?
Distanță de oprire - distanța pe care o va parcurge mașina în perioada din momentul în care șoferul detectează obstacole în calea opririi finale a mișcării.
Include:
Ce determină distanța de frânare
Există o serie de factori care îi afectează lungimea:
- viteza sistemului de frânare;
- viteza vehiculului în momentul frânării;
- tipul de drum (asfalt, murdărie, pietriș etc.);
- starea suprafeței drumului (după ploaie, gheață etc.);
- starea anvelopelor (noi sau cu banda de rulare uzată);
- presiunea cauciucului.
Distanța de frânare a unei mașini este direct proporțională cu pătratul vitezei sale. Adică, atunci când viteza crește de 2 ori (de la 30 la 60 de kilometri pe oră), distanța de frânare crește de 4 ori, de 3 ori (90 km / h) - de 9 ori.
Frânarea de urgență
Frânarea de urgență (de urgență) este utilizată atunci când există pericol de coliziune sau coliziune.
Nu trebuie să apăsați frâna prea brusc și puternic - în acest caz roțile sunt blocate, mașina pierde controlul, începe să alunece de-a lungul pistei „derapând”.
Simptomele roților blocate în timpul frânării:
- apariția vibrațiilor roților;
- reducerea frânării vehiculului;
- apariția unui sunet de răzuire sau scârțâit din anvelope;
- mașina a derapat, nu reacționează la mișcările de direcție.
IMPORTANT: Dacă este posibil, este necesar să faceți o frânare de avertizare (o jumătate de secundă) pentru mașinile care urmează în spate, eliberați momentan pedala de frână și începeți imediat frânarea de urgență.
Tipuri de frânare de urgență
1. Frânare intermitentă - acționați frâna (fără a permite blocarea roților) și eliberați complet. Deci, repetați până când mașina se oprește complet.
În momentul eliberării pedalei de frână, direcția de deplasare trebuie să fie aliniată pentru a evita deraparea.
Frânarea intermitentă este, de asemenea, utilizată atunci când conduceți pe drumuri alunecoase sau denivelate, frânând în fața gropilor sau a zonelor înghețate.
2. Frânare în trepte - apăsați frâna până când una dintre roți se blochează, apoi eliberați imediat presiunea pe pedală. Repetați acest lucru până când mașina nu se mai deplasează complet.
În momentul slăbirii presiunii pe pedala de frână, este necesar să se alinieze direcția de mișcare cu volanul pentru a evita derapajul.
3. Frânarea motorului la vehiculele cu transmisie manuală - apăsați ambreiajul, treceți la o treaptă inferioară, din nou la ambreiaj etc., coborând alternativ la cea mai mică.
În cazuri speciale, puteți face downshift din ordine, dar mai multe simultan.
4. Frânarea în prezența ABS: dacă mașina are o transmisie automată, în timpul frânării de urgență, este necesar să se acționeze frâna cu forță maximă până când se oprește complet, iar în mașinile cu transmisie manuală, se aplică simultan puternic presiunea asupra pedalelor de frână și ambreiaj.
Când ABS este activat, pedala de frână se va smuci și se va produce un sunet clar. Acest lucru este normal și trebuie să continuați să apăsați pedala cu toată puterea până când vehiculul se oprește.
INTERZIS: În timpul frânării de urgență, utilizați frâna de parcare - acest lucru va duce la o întoarcere a mașinii și la deraparea necontrolată din cauza blocării complete a roților mașinii.
Mașina, indiferent dacă este în mișcare sau staționară, este supusă gravitației (greutății), direcționată vertical în jos.
Gravitatea împinge roțile mașinii împotriva drumului. Rezultatul acestei forțe este situat în centrul de greutate. Distribuția greutății vehiculului de-a lungul axelor depinde de locația centrului de greutate. Cu cât centrul de greutate este mai aproape de una dintre axe, cu atât este mai mare sarcina pe axa respectivă. La autoturisme, sarcina pe osie este distribuită aproximativ în mod egal.
Amplasarea centrului de greutate nu numai în raport cu axa longitudinală, ci și în înălțime este de o mare importanță pentru stabilitatea și controlabilitatea vehiculului. Cu cât centrul de greutate este mai înalt, cu atât vehiculul va fi mai puțin stabil. Dacă mașina se află pe o suprafață orizontală, atunci forța de greutate este direcționată vertical în jos. Pe o suprafață înclinată, este descompusă în două forțe (vezi figura): una dintre ele apasă roțile pe suprafața drumului, iar cealaltă tinde să răstoarne mașina. Cu cât este mai mare centrul de greutate și cu cât este mai mare unghiul de înclinare al vehiculului, cu atât stabilitatea va fi compromisă mai repede și vehiculul se poate răsturna.
În timpul mișcării, pe lângă gravitație, o serie de alte forțe acționează asupra mașinii, pentru a depăși puterea motorului.
Figura arată o diagramă a forțelor care acționează asupra vehiculului în timpul conducerii. Acestea includ:
- forța de rezistență la rulare cheltuită la deformarea anvelopei și a drumului, la fricțiunea anvelopei față de drum, frecare la rulmenții roților motoare etc;
- forța de rezistență la ridicare (care nu este prezentată în figură), în funcție de greutatea vehiculului și de unghiul de urcare;
- forța rezistenței aerului, a cărei valoare depinde de forma (raționalizarea) mașinii, de viteza relativă a mișcării acesteia și de densitatea aerului;
- forța centrifugă care apare în timpul mișcării mașinii pe o curbă și direcționată în direcția opusă curbei;
- forța de inerție a mișcării, a cărei valoare constă din forța necesară pentru a accelera masa vehiculului în mișcarea sa înainte și forța necesară pentru accelerația unghiulară a părților rotative ale vehiculului.
Mișcarea mașinii este posibilă numai dacă roțile sale au o aderență suficientă la suprafața drumului.
Dacă forța de tracțiune este insuficientă (mai mică decât forța de tracțiune pe roțile motoare), atunci roțile alunecă.
Aderența la șosea depinde de greutatea pe roată, de starea suprafeței drumului, de presiunea aerului din anvelope și de modelul benzii de rulare.
Pentru a determina influența condițiilor rutiere asupra forței de tracțiune, se utilizează coeficientul de aderență, care se determină prin împărțirea forței de tracțiune a roților motrice ale mașinii la greutatea mașinii care cade pe aceste roți.
Coeficientul de aderență depinde de tipul suprafeței drumului și de starea acestuia (prezența umezelii, noroiului, zăpezii, gheții); valoarea sa este dată în tabel (vezi figura).
Pe drumurile asfaltate, coeficientul de aderență scade brusc dacă există murdărie umedă și praf la suprafață. În acest caz, murdăria formează un film care reduce drastic coeficientul de aderență.
Pe drumurile cu pavaj din beton asfaltat, pe timp cald, apare la suprafață o peliculă uleioasă de bitum proeminent, care reduce coeficientul de aderență.
O scădere a coeficientului de aderență a roților la drum se observă, de asemenea, cu o creștere a vitezei de mișcare. Deci, odată cu creșterea vitezei de deplasare pe un drum uscat cu pavaj din beton asfaltat de la 30 la 60 km / h, coeficientul de frecare scade cu 0,15.
Accelerație, accelerație, rulați înainte
Puterea motorului este cheltuită la antrenarea roților motrice ale vehiculului și la depășirea forțelor de frecare din mecanismele de transmisie.
Dacă valoarea forței cu care se rotesc roțile motoare, creând o forță de tracțiune, este mai mare decât forța totală de rezistență la mișcare, atunci mașina se va deplasa cu accelerație, adică cu overclocking.
Accelerarea este creșterea vitezei pe unitate de timp. Dacă efortul de tractiune este egal cu forțele de rezistență la mișcare, atunci mașina se va deplasa fără accelerație la o viteză uniformă. Cu cât este mai mare puterea maximă a motorului și cu cât este mai mică valoarea forțelor totale de rezistență, cu atât mașina va atinge viteza setată.
În plus, cantitatea de accelerație este influențată de greutatea mașinii, de raportul de transmisie al cutiei de viteze, de tracțiunea finală, de numărul de trepte de viteză și de raționalizarea mașinii.
În timp ce conduceți, se acumulează o anumită cantitate de energie cinetică, iar mașina câștigă impuls. Datorită inerției, mașina se poate mișca pentru o perioadă de timp cu motorul decalat. Coasting-ul este folosit pentru a economisi combustibil.
Frânarea mașinii
Frânarea unei mașini are o mare importanță pentru siguranța conducerii și depinde de calitățile sale de frânare. Cu cât frânele sunt mai bune și mai fiabile, cu atât puteți opri mai repede o mașină în mișcare și cu atât vă puteți deplasa mai repede și, prin urmare, cu atât va fi mai mare viteza medie.
Când vehiculul este în mișcare, energia cinetică acumulată este absorbită în timpul frânării. Frânarea este asistată de forțele de rezistență la aer, rezistență la rulare și rezistență la ridicare. Pe o pantă, nu există forțe de rezistență ascendente și o componentă a gravitației este adăugată la inerția vehiculului, ceea ce îngreunează frânarea.
La frânare, între roți și drum, se generează o forță de frânare opusă direcției forței de tracțiune. Frânarea depinde de relația dintre forța de frânare și tracțiune. Dacă forța de aderență a roților la șosea este mai mare decât forța de frânare, atunci mașina va fi frânată. Dacă forța de frânare este mai mare decât forța de aderență, atunci când roțile sunt frânate, acestea vor aluneca față de drum. În primul caz, la frânare, roțile rulează, încetinind treptat rotația, iar energia cinetică a mașinii este transformată în energie termică, care încălzește plăcuțele de frână și discurile (tamburele). În al doilea caz, roțile se vor opri din rotire și vor aluneca de-a lungul drumului, astfel încât cea mai mare parte a energiei cinetice va fi transformată în căldură din fricțiunea anvelopelor de pe drum. Oprirea frânării afectează manevrabilitatea vehiculului, în special pe drumurile alunecoase, și duce la uzura accelerată a anvelopelor.
Cea mai mare forță de frânare poate fi obținută numai atunci când momentele de frânare de pe roți sunt proporționale cu sarcinile aplicate acestora. Dacă această proporționalitate nu este respectată, atunci forța de frânare pe una dintre roți nu va fi utilizată pe deplin.
Performanța de frânare este evaluată de distanța de frânare și de rata de decelerare.
Distanța de frânare este distanța pe care o parcurge vehiculul de la începutul frânării până la o oprire completă. Decelerarea vehiculului este cantitatea cu care viteza vehiculului scade pe unitate de timp.
Manipularea vehiculului
Manevrarea vehiculului este înțeleasă ca fiind capacitatea sa de a schimba direcția de deplasare.
Când conduceți în linie dreaptă, este foarte important ca roțile directoare să nu se întoarcă la întâmplare și șoferul să nu fie nevoit să depună eforturi pentru a menține roțile în direcția corectă. Mașina asigură stabilizarea roților direcționate în direcția înainte, care se realizează prin unghiul de înclinare longitudinală a axei de direcție și unghiul dintre planul de rotație al roții și verticală. Datorită înclinației longitudinale, roata este instalată astfel încât punctul său de sprijin în raport cu axa pivotului să fie transportat înapoi cu o cantitate A iar activitatea sa este similară cu o rolă (vezi imaginea).
Când se înclină lateral, rotirea roții este întotdeauna mai dificilă decât readucerea ei în poziția inițială - conducerea în linie dreaptă. Acest lucru se datorează faptului că atunci când roata este rotită, partea din față a mașinii crește cu o sumă b(șoferul aplică relativ mai multă forță volanului).
Pentru a readuce roțile directoare în poziția dreaptă, greutatea vehiculului ajută la direcția roților, iar șoferul aplică o cantitate mică de forță volanului.
La autoturisme, în special la cele cu presiune redusă a pneurilor, apare alunecarea laterală. Alunecarea laterală apare în principal din cauza forțelor laterale care determină devierea laterală a anvelopei; în acest caz, roțile nu se rostogolesc în linie dreaptă, ci sunt deplasate în lateral sub acțiunea unei forțe laterale (vezi figura).
Ambele roți de pe puntea față au același unghi de alunecare. Când roțile sunt deplasate, raza de virare se schimbă, ceea ce crește, reducând direcția mașinii, în timp ce stabilitatea la volan nu se schimbă.
Când roțile punții spate sunt deplasate, raza de virare scade, acest lucru se observă mai ales dacă unghiul de retragere a roților din spate este mai mare decât cel al roților din față, stabilitatea mișcării este perturbată, mașina începe să „ "și șoferul trebuie să corecteze tot timpul direcția de deplasare. Pentru a reduce efectul alunecării asupra manevrabilității vehiculului, presiunea aerului din anvelopele roților din față ar trebui să fie puțin mai mică decât cea a roților din spate. Cu cât forța laterală care acționează asupra mașinii este mai mare, de exemplu, la o virare bruscă, unde apar forțe centrifuge mari, cu atât alunecarea roții va fi mai mare.
Skid auto
Skiding-ul este alunecarea laterală a roților din spate pe măsură ce vehiculul continuă să avanseze. Uneori derapajul poate face ca vehiculul să se întoarcă în jurul axei sale verticale.
Deschiderea poate avea loc din mai multe motive. Dacă rotiți brusc roțile direcționate, se poate dovedi că forțele inerțiale vor deveni mai mari decât aderența roților la șosea, mai ales de multe ori pe drumurile alunecoase.
Cu forțe inegale de tractare sau de frânare aplicate roților pe laturile dreapta și stânga, acționând în direcția longitudinală, are loc un moment de rotire, care duce la un derapaj. Cauza directă a derapării în timpul frânării este forțele de frânare inegale pe roțile unei axe, aderența inegală a roților din partea dreaptă sau stângă la drum sau plasarea necorespunzătoare a sarcinii în raport cu axa longitudinală a vehiculului. Motivul derapării mașinii la virare poate fi și frânarea acesteia, deoarece în acest caz se adaugă o forță longitudinală la forța laterală și suma acestora poate depăși forța de aderență care împiedică deraparea (a se vedea figura).
Pentru a preveni deraparea vehiculului care a început, trebuie să: opriți frânarea fără a decupla ambreiajul (la vehiculele cu transmisie manuală); rotiți roțile spre derapaj.
Aceste tehnici sunt efectuate de îndată ce începe deraparea. După oprirea derapajului, trebuie să aliniați roțile astfel încât derapajul să nu înceapă în cealaltă direcție.
Cel mai adesea, un derapaj se obține la frânarea bruscă pe un drum umed sau înghețat, derapajul crește în special rapid la viteză mare, prin urmare, pe un drum alunecos sau înghețat și la virare, trebuie să reduceți viteza fără a aplica frânarea.
Trecerea mașinii
Pasabilitatea unei mașini este capacitatea sa de a circula pe drumuri proaste și în condiții de teren, precum și de a depăși diverse obstacole pe parcurs. Permeabilitatea este determinată:
- capacitatea de a depăși rezistența la rulare folosind forțe de tracțiune pe roți;
- dimensiunile generale ale vehiculului;
- capacitatea mașinii de a depăși obstacolele de pe drum.
Principalul factor care caracterizează plutirea este raportul dintre cea mai mare forță de tracțiune utilizată pe roțile motoare și forța de rezistență la mișcare. În majoritatea cazurilor, capacitatea vehiculului de traversare este limitată de tracțiunea insuficientă a roților cu șoseaua și, prin urmare, de incapacitatea de a utiliza forța maximă de tracțiune. Pentru a evalua pasabilitatea unei mașini la sol, utilizați coeficientul de greutate de aderență, determinat prin împărțirea greutății pe roțile motoare la greutatea totală a mașinii. Cea mai mare abilitate de cross-country o au mașinile în care conduc toate roțile. În cazul utilizării remorcilor care măresc greutatea totală, dar nu modifică greutatea cuplajului, permeabilitatea este redusă brusc.
Aderența roților motrice la șosea este influențată semnificativ de presiunea specifică a anvelopelor pe șosea și de modelul benzii de rulare. Presiunea specifică este determinată de presiunea greutății pe roată pe amprenta pneului. Pe solurile libere, capacitatea vehiculului de traversare va fi mai bună dacă presiunea specifică este mai mică. Pe drumurile dure și alunecoase, flotația se îmbunătățește cu o presiune specifică mai mare. O anvelopă cu un model mare de rulare pe solurile moi va avea o amprentă mai mare și o presiune mai puțin specifică, în timp ce pe solurile dure anvelopa va avea o amprentă mai mică și o presiune mai specifică.
Permeabilitatea vehiculului în ceea ce privește dimensiunile globale este determinată de:
- raza longitudinală de trecere;
- raza transversală de trecere;
- cea mai mică distanță dintre cele mai joase puncte ale mașinii și șosea;
- colțurile față și spate ale pasabilității (unghiuri de intrare și ieșire);
- raza de rotație a capacității orizontale de traversare;
- dimensiunile generale ale mașinii;
- înălțimea centrului de greutate al vehiculului.
Semaforul s-a schimbat din roșu în galben, apoi verde. Cu un vuiet tensionat, mașinile decolează, apoi zgomotul motoarelor se stinge pentru o clipă - șoferii sunt cei care dau drumul la pedala de combustibil și schimbă vitezele, accelerarea din nou, un alt moment de tăcere și din nou de accelerație. La numai 100 de metri după răscruce, fluxul de mașini pare să se calmeze și rulează lin până la următorul semafor. Doar o mașină veche Moskvich a trecut ușor și liniștit intersecția. Imaginea arată cum a depășit toate mașinile și a ieșit cu mult înainte. Această mașină a mers până la intersecție chiar în momentul în care s-a aprins semaforul verde, șoferul nu a trebuit să frâneze și să oprească mașina, nu a trebuit să accelereze din nou după aceea. Cum se face că o singură mașină (și chiar un „Moskvich” de putere mică din vechea producție) se deplasează cu ușurință, fără stres, la o viteză de aproximativ 50 km / h, în timp ce altele cu tensiune evidentă ridică treptat viteza și ating o viteză de 50 km / h lungime după răscruce, când Moskvich se apropie deja de următorul semafor? Evident, pentru o mișcare uniformă, este necesar mult mai puțin efort și consum de energie decât în timpul accelerării sau, după cum se spune, în timpul mișcării accelerate.
Orez. O mașină relativ slabă poate depăși altele mai puternice dacă se apropie de intersecție în momentul în care lumina verde se aprinde și nu depune niciun efort pentru pornire și accelerare.
Dar, înainte de a studia accelerația unei mașini, trebuie să vă amintiți câteva concepte.
Accelerarea mașinii
Dacă o mașină trece același număr de metri în fiecare secundă, mișcarea se numește uniformă sau constantă. Dacă distanța parcursă de mașină se schimbă în fiecare secundă (viteză), mișcarea se numește:
- cu viteza crescândă - accelerată
- când viteza scade - lent
Se numește creșterea vitezei pe unitate de timp accelerare, scăderea vitezei pe unitate de timp - accelerare negativă, sau încetinirea.
Accelerarea se măsoară prin creșterea sau descreșterea vitezei (în metri pe secundă) în 1 secundă. Dacă viteza crește cu 3 m / sec pe secundă, accelerația este de 3 m / sec pe secundă sau 3 m / sec / sec sau 3 m / sec2.
Accelerarea este notată cu litera j.
Accelerația egală cu 9,81 m / s2 (sau, rotunjită, 10 m / s2), corespunde accelerației care, așa cum se știe din experiență, are un corp care cade liber (cu excepția rezistenței aerului) și se numește accelerația gravitației. Se notează cu litera g.
Accelerarea mașinii
Accelerarea unei mașini este de obicei reprezentată grafic. Calea este trasată pe axa orizontală a graficului, iar viteza este reprezentată pe axa verticală, iar punctele corespunzătoare fiecărui segment traversat ale traseului sunt reprezentate. În loc de viteză pe o scară verticală, puteți amâna timpul de accelerație, așa cum se arată în graficul de accelerație al mașinilor domestice.
Orez. Graficul traseului de accelerare.
Graficul de accelerație este o curbă cu o pantă care scade treptat. Pante ale curbei corespund momentelor de schimbare a vitezei, când accelerația scade pentru un moment, dar acestea nu sunt adesea afișate.
Inerţie
O mașină nu poate dezvolta imediat o viteză mare dintr-o oprire, deoarece trebuie să depășească nu numai forțele de rezistență la mișcare, ci și inerția.
Inerţie- aceasta este proprietatea corpului de a menține o stare de repaus sau o stare de mișcare uniformă. Din mecanică se știe că un corp staționar poate fi pus în mișcare (sau viteza unui corp în mișcare se schimbă) numai sub acțiunea unei forțe externe. Depășind acțiunea de inerție, forța externă schimbă viteza corpului, cu alte cuvinte, îi conferă accelerare. Cantitatea de accelerație este proporțională cu cantitatea de forță. Cu cât masa corpului este mai mare, cu atât forța trebuie să fie mai mare pentru a da acestui corp accelerația necesară. Greutate este o cantitate proporțională cu cantitatea de substanță din corp; masa t este egală cu greutatea corpului G împărțită la accelerația gravitației g (9,81 m / s2):
m = G / 9,81, kg / (m / sec2)
Masa mașinii rezistă accelerației cu o forță Pj, această forță se numește forța de inerție. Pentru ca accelerarea să aibă loc, pe roțile motoare trebuie creată o forță de tracțiune egală cu forța de inerție. Aceasta înseamnă că forța necesară pentru a depăși inerția corpului și pentru a conferi o anumită accelerație j corpului este proporțională cu masa și accelerația corpului. Această forță este egală cu:
Pj = mj = Gj / 9,81, kg
Pentru deplasarea accelerată a mașinii, este necesar un consum suplimentar de energie:
Nj = Pj * Va / 75 = Gj * Va / 270 * 9,81 = Gj * Va / 2650, hp
Pentru precizia calculelor, un factor b („delta”) ar trebui inclus în ecuațiile (31) și (32) - coeficientul maselor rotative, luând în considerare efectul maselor rotative ale mașinii (în special volanta motorului și roți) la accelerație. Atunci:
Nj = Gj * Va * b / 2650, CP
Orez. Grafice de accelerare a autoturismelor autohtone.
Efectul maselor rotative este acela că, pe lângă depășirea inerției masei mașinii, este necesară „rotirea” volantului, a roților și a altor părți rotative ale mașinii, cheltuind o parte din puterea motorului pentru aceasta. Valoarea coeficientului b poate fi considerată aproximativ egală cu:
b = 1,03 + 0,05 * ik ^ 2
unde ik este raportul de transmisie din cutia de viteze.
Acum, luând ca exemplu o mașină cu o greutate brută de 2000 kg, este ușor să comparați forțele necesare pentru a menține mișcarea acestei mașini pe asfalt la o viteză de 50 km / h (până acum fără a lua în considerare rezistența aerului ) și să o porniți cu o accelerație de aproximativ 2,5 m / sec2, ceea ce este obișnuit în autoturismele moderne.
Conform ecuației:
Pf = 2000 * 0,015 = 30, kg
Pentru a depăși rezistența la inerție în cea mai înaltă viteză (ik = 1), este necesară forța:
Pj = 2000 * 2,5 * 1,1 / 9,81 = 560, kg
Mașina nu poate dezvolta o astfel de forță în treapta superioară, trebuie să porniți prima treaptă (cu un raport de transmisie ik = 3).
Apoi obținem:
Pj = 2000 * 2,5 * 1,5 / 9,81 = 760, kg
ceea ce este foarte posibil pentru autoturismele moderne.
Deci, forța necesară pentru a coborî de la sol se dovedește a fi de 25 de ori mai mare decât forța necesară pentru a menține mișcarea la o viteză constantă de 50 km / h.
Pentru a asigura accelerarea rapidă a mașinii, este necesar să instalați un motor de mare putere. Când conduceți la o turație constantă (cu excepția turației maxime), motorul nu funcționează la putere maximă.
Din cele de mai sus, este clar de ce, atunci când începeți, trebuie să includeți o treaptă inferioară. În treacăt, observăm că pe camioane ar trebui să începeți de obicei accelerația în treapta a doua. Faptul este că în prima treaptă (ik este aproximativ egală cu 7.) influența maselor rotative este foarte mare și forța de tracțiune nu este suficientă pentru a conferi o accelerație mare mașinii; accelerarea va fi foarte lentă.
Pe drumurile uscate, cu un coeficient de aderență φ de aproximativ 0,7, pornirea cu treapta mică nu este dificilă, deoarece forța de tracțiune este încă mai mare decât forța de tracțiune. Dar pe drumurile alunecoase, se poate constata adesea că forța de tracțiune din treapta inferioară este mai mare decât forța de tracțiune (mai ales atunci când mașina nu este încărcată), iar roțile încep să alunece. Există două căi de ieșire din această situație:
- pentru a reduce forța de tracțiune începând cu o alimentare cu combustibil redusă sau în treapta a doua (pentru camioane - în treapta a treia);
- măriți coeficientul de aderență, adică turnați nisip sub roțile motoare, puneți ramuri, scânduri, cârpe, puneți lanțuri pe roți etc.
În timpul accelerației, descărcarea roților din față și sarcina suplimentară a roților din spate sunt afectate în special. Puteți observa cum, în momentul pornirii, mașina în mod vizibil și, uneori, foarte brusc „ghemuit” pe roțile din spate. Această redistribuire a sarcinii are loc și atunci când vehiculul se deplasează uniform. Se datorează cuplului opus. Dinții angrenajului de antrenare al angrenajului principal apasă pe dinții motricei (coroanei) și, ca să spunem așa, apăsați puntea spate la sol; acest lucru provoacă o reacție care împinge angrenajul de antrenare în sus; există o ușoară rotație a întregii osii spate în direcția opusă direcției de rotație a roților. Arcurile atașate la carcasa osiei ridică partea din față a cadrului sau corpului la capetele lor și coboară partea din spate. De altfel, observăm că tocmai din cauza descărcării roților din față este mai ușor să le întoarceți în timp ce vehiculul este în mișcare cu treapta de viteză cuplată decât în timp ce mergeți în jos și chiar mai mult decât atunci când staționați. Fiecare șofer știe asta. Cu toate acestea, reveniți la roțile din spate încărcate suplimentar.
Sarcina suplimentară pe roțile din spate Zd din cuplul transmis este cu atât mai mare, cu cât momentul Mk este furnizat roții și cu cât ampatamentul mașinii L este mai scurt (în m):
Bineînțeles, această sarcină este deosebit de mare atunci când circulați cu trepte inferioare, deoarece cuplul furnizat roților este crescut. Deci, pe o mașină GAZ-51, sarcina suplimentară din prima treaptă este:
Zd = 316 / 3,3 = 96, kg
În timpul pornirii și accelerației, forța de inerție Pj acționează asupra mașinii, aplicată la centrul de greutate al mașinii și direcționată înapoi, adică în direcția opusă accelerației. Deoarece forța Pj este aplicată la o înălțime hg față de planul drumului, va tinde să răstoarne mașina în jurul roților din spate, așa cum ar fi. În acest caz, sarcina pe roțile din spate va crește, iar pe roțile din față va scădea cu cantitatea:
Orez. La transferul forțelor de la motor, sarcina pe roțile din spate crește, iar pe roțile din față scade.
Astfel, la pornire, roțile din spate și anvelopele sunt supuse sarcinii din greutatea vehiculului, din cuplul crescut transmis și din forța de inerție. Această sarcină acționează asupra rulmenților punții spate și în principal asupra anvelopelor din spate. Pentru a le salva, trebuie să porniți cât mai ușor posibil. Trebuie amintit că roțile din spate sunt și mai încărcate în creștere. Pe un deal abrupt la pornire și chiar cu un centru de greutate ridicat al mașinii, se poate crea o astfel de descărcare a roților din față și o supraîncărcare a celor din spate, care vor deteriora anvelopele și chiar vor răsturna mașina înapoi.
Orez. În plus față de sarcina din efortul de tractare, în timpul accelerației, o forță suplimentară din inerția masei vehiculului acționează asupra roților din spate.
Mașina se deplasează cu accelerație, iar viteza sa crește atâta timp cât forța de tractiune este mai mare decât rezistența la mișcare. Cu o creștere a vitezei, rezistența la mișcare crește; când se stabilește egalitatea forței tractive și a rezistenței, mașina dobândește o mișcare uniformă, a cărei viteză depinde de cantitatea de presiune pe pedala de combustibil. Dacă șoferul apasă pedala de combustibil până la capăt, această viteză constantă este, de asemenea, cea mai rapidă viteză a vehiculului.
Munca de depășire a rezistenței la rulare și a forțelor aeriene nu creează o rezervă de energie - energia este cheltuită pentru combaterea acestor forțe. Lucrarea de a depăși forțele inerțiale în timpul accelerației este convertită în energie de mișcare. Această energie se numește energie cinetică. Rezerva de energie creată în acest caz poate fi utilizată dacă, după o anumită accelerație, deconectați roțile motoare de la motor, setați maneta schimbătorului de viteze în poziția neutră, adică permiteți ca mașina să coboare pe coastă. Mișcarea de coastă continuă până când rezerva de energie este cheltuită pentru depășirea forțelor de rezistență la mișcare. Este pertinent să ne amintim că pe același segment al traseului, consumul de energie pentru accelerare este mult mai mare decât consumul pentru depășirea forțelor de rezistență la mișcare. Prin urmare, datorită energiei acumulate, calea de coastă poate fi de câteva ori mai lungă decât calea de accelerație. Deci, traseul de coastă de la o viteză de 50 km / h este de aproximativ 450 m pentru mașina Pobeda, de aproximativ 720 m pentru mașina GAZ-51, în timp ce calea de accelerație la această viteză este de 150-200 m și 250-300 m, Dacă șoferul nu dorește să conducă mașina cu o viteză foarte mare, el poate parcurge mașina pentru o parte semnificativă a drumului și astfel poate economisi energie și, prin urmare, combustibil.
Accelerarea este cantitatea de schimbare a vitezei unui corp pe unitate de timp. Cu alte cuvinte, accelerația este rata la care se schimbă viteza.
A - accelerație, m / s 2
t - intervalul de schimbare a ratei, s
V 0 - viteza inițială a corpului, m / s
V - viteza finală a corpului, m / s
Un exemplu de utilizare a formulei.
Mașina accelerează de la 0 la 108 km / h (30 m / s) în 3 secunde.
Accelerația cu care accelerează mașina este egală cu:
a = (V-V o) / t = (30m / s - 0) / 3c = 10m / s 2
O altă formulare, mai precisă, spune: accelerația este egală cu derivata vitezei corpului: a = dV / dt
Termenul de accelerare este unul dintre cele mai importante din fizică. Accelerarea este utilizată în sarcinile de accelerare, frânare, aruncări, lovituri, căderi. Dar, în același timp, acest termen este unul dintre cele mai dificil de înțeles, în primul rând, deoarece unitatea de măsură m / s 2(metru pe secundă pe secundă) nu este utilizat în viața de zi cu zi.
Dispozitivul de măsurare a accelerației se numește accelerometru. Accelerometrele, sub formă de microcipuri miniaturale, sunt utilizate în multe smartphone-uri și vă permit să determinați forța cu care acționează utilizatorul pe telefon. Datele despre forța impactului asupra dispozitivului vă permit să creați aplicații mobile care să răspundă la rotația ecranului și la agitare.
Reacția dispozitivelor mobile la rotația ecranului este asigurată tocmai de un accelerometru - un microcip care măsoară accelerarea mișcării unui dispozitiv.
O diagramă aproximativă a accelerometrului este prezentată în figură. O greutate masivă, cu mișcări bruște, deformează arcurile. Măsurarea deformării folosind condensatori (sau elemente piezoelectrice) vă permite să calculați forța asupra greutății și accelerației.
Cunoscând deformarea arcului, folosind legea lui Hooke (F = k ∙ Δx), puteți găsi forța care acționează asupra greutății și cunoscând greutatea greutății, folosind a doua lege a lui Newton (F = m ∙ a), puteți găsiți accelerația greutății.
Pe placa unui telefon IPhone 6, accelerometrul se potrivește într-un microcip care măsoară doar 3 mm cu 3 mm.