Тормозной путь в физике: Как рассчитать тормозной путь — О’Пять пО физике!

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».

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:

1. 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.

2. 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?

3. 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.

4. 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.

5. 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:

1. Составить кроссворд содержащий основные физические понятия и понятия из правил дорожного движения.

2. 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?

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

1. Физика. 7 кл.:учеб.для общеобразоват. учреждений / А.В. Перышкин

2. Занимательная физика / Под ред. А. в. Митрофанова

3. Хочу стать Кулибиным/И.И. Эльшанский.

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

5. http://www.bezdtp.ru/campaigns/pritormozi/calculator.php

6. http://in-drive.ru/6455-raschet-dliny-tormoznogo-puti-avtomobilja.html

7. http://autoportal.ua/articles/dorogi/25830.html

9

«Законы механического движения в дорожной безопасности»

Интегрированный урок для 9–10 классов по физике

Мотивация и целеполагание

Учитель: Внимательно посмотрите на ряд фотографий (рис. 1) и на основе ассоциаций, которые они вызывают, составьте небольшой рассказ. Предположите завершение рассказа, что может быть на четвёртой фотографии?

Рис. 1.

Учащиеся: Машина движется на большой скорости и приближается к пешеходному переходу, по которому идут пешеходы, машина не успевает затормозить и сбивает пешеходов. Четвёртая фотография может демонстрировать результат ДТП.

Презентация, слайд 1, продолжение.

Рис. 2.

Учитель: Верно (рис. 2). Какую фразу, слово нужно сказать водителю на первой фотографии, чтобы предотвратить такую цепочку событий?

Учащиеся: Притормози! (рис. 3)

Рис.3.

Учитель демонстрирует обучающий видеоролик кампании «Притормози!» с сайта ГИБДД.

Учитель: Целью кампании «Притормози!» является снижение количества погибших в ДТП пешеходов, а также сокращение аварий, произошедших по причине неправильного выбора водителями дистанции движения, скоростного режима, нарушения проезда пешеходных переходов. Все мы являемся участниками дорожного движения. Что должен знать водитель и пешеход?

Учащиеся: Правила дорожного движения.

Учитель: На чём, как вы думаете, основываются многие Правила дорожного движения?

Учащиеся выдвигают предположения, учитель подводит их к идее, что некоторые Правила дорожного движения основываются на законах физики.

Учитель: Какова будет цель нашего урока?

Учащиеся: Убедиться в необходимости соблюдения Правил дорожного движения, опираясь на знания физических основ движения.

Введение новых знаний

Учитель: Какие силы действуют на тело при движении?

Учащиеся: Сила тяги двигателя, сила трения, сила тяжести, сила реакции опоры.

Учитель: Изобразите эти силы на рисунке.

Учащиеся делают рисунок в тетради, для поддержки при затруднениях используется презентация (рис. 4).

Рис. 4.

Учитель: Что необходимо сделать водителю, движущемуся в автомобиле, при возникновении препятствия?

Учащиеся: Затормозить.

Учитель: Что делает водитель при торможении, опишите процесс. (Важно, чтобы учащиеся полностью описали этот процесс, чтобы в дальнейшем ввести понятие остановочного пути.)

Учащиеся: Водителю необходимо, оценив ситуацию, сбросить ногу с педали газа и перенести её на педаль тормоза. При этом сила тяги двигателя отключается, машина движется под действием силы трения.

Учитель: Какие силы действуют на тело при торможении? Нарисуйте эти силы.

Учащиеся: Сила трения, сила тяжести, сила реакции опоры.

Учитель: Как движется тело под действием этих сил?

Учащиеся: Равнозамедленно.

Учитель: Что такое тормозной путь автомобиля? Как рассчитать тормозной путь автомобиля? (Учитель подводит учащихся под вывод формулы, задавая наводящие вопросы.)

Учащиеся: Запишем второй закон Ньютона, спроецируем его на координатные оси. В результате получим формулу α= μg. Используя формулу разности квадратов скоростей, получаем

Риc. 5.

Учитель: Проанализируйте формулу и назовите, от чего зависит тормозной путь автомобиля?

Учащиеся: Только от скорости движения в момент торможения и коэффициента трения.

Учитель: Как изменится тормозной путь автомобиля при увеличении скорости в два раза? Сделайте вывод.

Учащиеся: Увеличится в четыре раза, поэтому чтобы уменьшить тормозной путь, нужно снизить скорость движения.

Учитель: От чего зависит коэффициент трения?

Учащиеся: От природы соприкасающихся тел и качества обработки поверхности.

Рис. 6. Таблица зависимости коэффициента трения от рода соприкасающихся поверхностей

Учитель: Сравните коэффициент трения шин при разных видах поверхностей (рис. 6). Сделайте вывод.

Учащиеся: Коэффициент трения зависит от вида поверхности, и при изменении типа дороги или погодных условий тормозной путь будет разным.

Отработка полученных знаний на практике

Учитель: Обратимся к сайту http://bezdtp.ru/campaigns/pritormozi/calculator.php, на котором представлен калькулятор тормозного пути.

С какой разрешённой скоростью можно двигаться в городе? Выберите расстояние, с которого наш водитель увидит пешеходов на пешеходном переходе и начнёт экстренное торможение.

Учащиеся: Не более 60 км/ч.

Учащиеся предлагают расстояние. На уроке было предложено 50 м.

Учитель: Используя данную программу, рассчитаем тормозной путь автомобиля, движущегося на скорости 60 км/ч при разных погодных условиях, если пешеход был замечен водителем на расстоянии 50 м, и посмотрим результат движения.

Учитель выбирает условия движения: сухой асфальт, мокрая дорога, укатанный снег, обледенелая дорога и демонстрирует результат на экране. (Пример на рис. 7, 8.) Данная программа наглядно показывает учащимся тормозной путь в зависимости: от погодных условий, скорости движения автомобиля, дистанции до препятствия.

Учитель подводит учащихся к тому, что при разных погодных условиях необходимо правильно выбирать скоростной режим. При наличии компьютера на группу или пару учащихся, можно дать
задание по группам: подобрать для каждой дороги максимальную скорость, при которой не будет совершен наезд на пешехода.

Рис. 7. Окно программы «Калькулятор тормозного пути»

Учитель: Какой вывод для себя как будущие водители вы сделали? А что вы как пешеходы должны знать, выходя на пешеходный переход?

Учащиеся: Нужно выбирать скоростной режим в зависимости от погодных условий. Пешеход должен знать, что тормозной путь автомобиля зависит от погодных условий, и учитывать это, быть внимательным, автомобиль не может остановиться сразу. Внимательно смотреть на вывески: «Осторожно, гололёд!», «Скользкая дорога».

Рис. 8. Расчёт тормозного пути

Учитель: Вспомним начало урока. Сразу ли водитель начинает тормозить? Какие действия он выполняет, увидев препятствие?

Учащиеся: Водителю необходимо, оценив ситуацию, сбросить ногу с педали газа и перенести её на педаль тормоза.

Учитель: Требуется ли на это время? Что делает автомобиль, пока водитель готовится к торможению?

Учащиеся: Автомобиль продолжает движение.

Учитель: Верно. Время реакции опытного водителя 0,7–0,8 с, если он готов к торможению, если водитель не готов, невнимателен, то время реакции составляет уже 1,5–1,9 с. Кроме того, автомобиль, как техническое устройство, имеет определённое время срабатывания тормозной системы — от 0,2 до 0,6 с. Что произойдёт с тормозным путем автомобиля, если учитывать все эти факторы?

Учащиеся: Он увеличится.

Учитель вводит понятие остановочного пути (рис. 9).

Рис. 9. Остановочный путь

Учитель: Ещё раз, используя калькулятор тормозного пути, рассчитаем тормозной путь автомобиля, движущегося на скорости 60 км/ч, если пешеход был замечен водителем на расстоянии 50 м. Тормозной путь получился 20 м, водитель не задел пешехода.
А теперь рассчитаем остановочный путь автомобиля.

Из результатов расчёта программы остановочный путь автомобиля на сухом асфальте составил уже 62 м. Что произошло с автомобилем?

Учащиеся: Он въехал на пешеходный переход.

Учитель: Водителей штрафуют за разговоры по мобильному телефону во время движения. Оправданно ли это с точки зрения физики?

Учащиеся: Да, разговаривая, водитель отвлекается, время его реакции увеличивается и остановочный путь увеличивается. Водителю необходимо быть внимательным, не отвлекаться, не разговаривать.

Учитель: А как должны вести себя пассажиры автомобиля?

Учащиеся: Не отвлекать водителя разговорами.

Учитель: Скажите, большая ли разница в скорости 20 км/ч? Вспомните, как ведут себя ваши папы и мамы за рулём. С какой скоростью они едут, если разрешено 60 км/ч? Почему, как вы думаете?

Учащиеся: Многие водители считают разницу в скорости 20 км/ч небольшой. Сейчас штрафуют за превышение скорости только свыше 20 км/ч.

Учитель: А оправданно ли такое превышение с точки зрения физики?

Используя программу, рассчитаем остановочный путь, например при 40 и 60 км/ч, если препятствие находится на расстоянии 60 м.

Запишем данные в тетрадь: S₁=37 м (при 40 км/ч), S₂= 62 м (при 60 км/ч). Сможет ли избежать ДТП второй водитель?

А если машины идут в потоке (рис. 10)? Что нужно соблюдать водителю, кроме скоростного режима? Что должен учитывать пешеход, выбегая на пешеходный переход?

Рис. 10. Изменение тормозного пути в зависимости от скорости при движении в колонне

Учащиеся: Нужно соблюдать дистанцию. Чем выше скорость, тем больше дистанция. Пешеход должен знать, что нельзя перебегать дорогу перед близко идущим транспортом, это может привести к цепному ДТП.

Учитель: Проанализируем ещё раз формулу тормозного пути. Зависит ли тормозной путь от массы автомобиля?

Учащиеся: Нет.

Учитель: А реально зависит?

Учащиеся: Да.

Учитель: А в чём здесь причина? Что в формуле в неявном виде зависит от массы автомобиля?

Учащиеся обычно затрудняются, поэтому учитель подводит к пониманию, что при резком торможении происходит разрушение резины, что приводит к уменьшению коэффициента трения, а степень разрушения зависит от массы автомобиля (рис. 13).

Рис. 11. Зависимость тормозного пути от массы автомобиля

Обобщение и систематизация

Учитель: Обобщим материал урока.

Работа в группах.

Рис. 12.

Задание 1. Сформулируйте.

• Что должен знать и учитывать водитель? К чему может привести «мнимое» понимание своего главенства на дороге водителем? (Группы 1 ,3, 5.)
• Что должен знать и учитывать пешеход? К чему может привести «мнимое» понимание своего главенства на дороге пешеходом? (Группы 2, 4, 6.)

Осуществляется работа в группах, после обсуждения учащиеся выступают с сообщениями.

Задание 2 (творческое). Разным группам (всего 4 группы) предлагается поставить себя на место:

• Пешехода
• Водителя
• Представителя Госавтоинспекции
• Правительства РФ

и разработать меры повышения безопасности на дорогах. Меры записать на листе формата A3 и потом их представить. Результат работы групп оценивает представитель ГИБДД.

Одна из групп должна предложить использование световозвращающих элементов на одежде пешехода, если этого не произошло, то необходимо подвести учащихся под эту мысль.

Рис. 13.

Учитель: Учёными американского Корнельского университета были проведены исследования по зависимости восприятия водителями пешеходов в различной одежде в тёмное время суток. Водитель видит пешеходов в обычной одежде на расстоянии 30 м, а с использованием световозвращателей — за 150 м. Установим судьбу двух пешеходов, которых в черте города видит водитель рядом с пешеходным переходом. Один имеет световозвращатели, второй — в обычной одежде. Остановочные пути для скорости
40 и 60 км/ч были записаны в тетради.

Учащиеся делают выводы.

Далее учитель демонстрирует видеоролик, посвящённый использованию световозвращателей.

Подведение итогов

Учитель: Какая цель была на уроке? Как вы считаете, достигли мы этой цели? Сделайте заключительный вывод на основе данной цели.

В качестве домашнего задания я предлагаю вам посетить официальный сайт ГИБДД http://www.gibdd.ru/

На странице http://www.gibdd.ru/news/federal/648365/ просмотреть вместе со своими родителями видеоролики, в которых на примере научных фактов рассказано, почему
перед пешеходными переходами тормозить необходимо заранее.

Решить задачи:

1. Время реакции водителя на возникшую опасность составляет в среднем 0,8 с. Какой путь пройдёт за это время автобус, если скорость его была 54 км/ч?

2. Пассажир движущегося автобуса отвлёк разговором внимание водителя на 5 с. Почему «Правилами дорожного движения» запрещено это делать? Какой путь пройдёт за это время автобус, если его скорость была 60 км/ч?

3. Успеет ли водитель начать торможение, если на расстоянии 4 м от него на дорогу неожиданно выбежал пешеход? Скорость машины 36 км/ч, время реакции водителя 1 с.

4. Мальчик играл с мячом на тротуаре. Неожиданно мяч выкатился на дорогу. Чтобы поймать мяч и вернуться с ним на тротуар, мальчику необходимо 7 с. Какой путь пройдёт за это время машина, движущаяся со скоростью 60 км/ч? Почему запрещается детям играть на дорогах или около них?

Примечание:

Презентацию и видеоролики, использованные в уроке, вы найдёте на нашем сайте www.dddgazeta.ru в разделе «Банк идей» — «Педагогам и воспитателям».

Автор: учитель физики и информатики Н.В. Фирюлина, МБОУ «Лицей», г. Кирово-Чепецк, Кировская область

Другие статьи по теме: Наглядные пособия / Методика работы

 

Как определить тормозной путь формула физика

Сухой асфальт

На сухом асфальте коэффициент сцепления шины составляет 0,7–0,8. Это отличный показатель.

Мокрый асфальт, лёд, снег

На мокром асфальте коэффициент сцепления составляет 0,4–0,5.

Виды торможения

Сначала рассмотрим способы:

• газ-тормоз;
• ступенчатый, с понижением усилия;
• ступенчатый, с повышением усилия;
• прерывистый;
• силовое торможение мотором;
• торможение силовым агрегатом.

А теперь рассмотрим виды:

1. Аварийное. Аварийное торможение используется тогда, когда обычные способы не приносят необходимых результатов.
2. Стояночное. Для торможения применяется ручной тормоз. Стояночное торможение применяется для фиксации транспортного средства в состоянии покоя.
3. Экстренное. Такой способ используется при возникновении экстренной ситуации. Такой способ позволяет максимально быстро замедлить машину.
4. Служебное. Это стандартный способ. Существует два варианта:

• до полной остановки машины — применяется для полной остановки машины;
• частичное — этот способ используется для снижения скорости.

Экстренное торможение

Как правило, экстренное торможение используется в старых машинах, которые не оборудованы современными системами безопасности (ESP, ABS и т. д.).

Определение скорости авто с помощью тормозного пути

Проводить расчёт по формуле достаточно сложно. Для определения скорости машины можете воспользоваться специальными онлайн-калькуляторами. Найти такой онлайн-калькулятор можно в поисковой системе.

Онлайн-калькуляторы разработаны с учётом всех требований. В них учтены все данные и формулы.

Вам нужно только вести такие данные:

• длина следа торможения;
• вид дорожного покрытия;
• степень загрузки транспортного средства;
• тип автомобиля;
• скорость движения.

Далее, всю работу за вас сделает онлайн-калькулятор.

А теперь рассмотрим формулу для определения скорости движения. Формула: 0.5 х t3 х j + √2Sю х j.

Описание:

• Sю — это длина следа;
• j — этот символ обозначает замедление транспортного средства при торможении;
• t3 — это нарастание замедления машины;
• Va — начальная скорость машины.

Отличие тормозного пути от остановочного

Рассмотрим подробнее эти два понятия.

1. Тормозной. Это расстояние, проходимое машиной с момента нажатия на педаль. Он является частью остановочного пути.
2. Остановочный. Это расстояние, проходимое машиной с момента обнаружения опасности.

Определить тормозной путь автомобиля можно двумя способами:

• провести расчёты по специальной формуле;
• воспользоваться онлайн-калькуляторами, которые можно найти на профильных сайтах.

На тормозной путь влияет большое количество факторов (дорожное покрытие, состояние транспортного средства, погодные условия, навыки водителя, способ торможения, протектор шин).

Не нашли ответа на свой вопрос? Узнайте, как решить именно Вашу проблему — позвоните прямо сейчас:

+7 (499) 455-03-75 (Москва)
+7 (812) 407-26-30 (Санкт-Петербург)

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

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

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

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.

Прием заказов на покупку автомобиля стартовал в марте, и уже на днях автомобиль поступил в продажу. Новинку отличает переработанный задний бампер с центральной подножкой, рулевое колесо и рычаг коробки передач с кожаной отделкой.

На индийском рынке появится доработанный кроссовер Suzuki Vitara Brezza. Автомобиль выйдет под брендом Toyota в 2019 году. Модель пользуется большим спросом на местном рынке. В общей сложности, было продано 210 тысяч единиц.

• 10 — 11 классы
• Физика
• 5 баллов

Определить тормозной путь автомобиля если он двигался со скоростью 72км/ч и остановился за 5 с

«>

что это, значение, принцип работы

Тормозной путь автомобиля — это дистанция до полной остановки, которую успевает преодолеть машина с того момента, как водитель нажал педаль тормоза. Важно понимать, что остановочный путь всегда больше, чем тормозной. Ведь он включает еще и расстояние, пройденное с того момента, как водитель обнаружил опасность и нажал на тормоза.

Как рассчитать тормозной путь

Длина пути рассчитывается по следующей формуле:

l = V2/(2µg), где

• l — путь,пройденный автомобилем;

• V — скорость авто;

• µ — коэффициент, определяющий силу трения

• g — ускорение свободного падения (9,8м/с2).

Скорость легко определяется по показаниям спидометра, а коэффициент трения покрышек на сухом асфальте колеблется в диапазоне 0,5-0,8.

Для приблизительных расчетов используется µ=0,7.

Для скорости 60 км/час (по системе СИ — 16,7 м/с) тормозной путь равен:

16,72/(2*0,7*9,8)=20,24 метров.

Столько проедет серийная машина с момента начала торможения.

Однако такое значение актуально лишь для условий, приближенных к идеальным. При неравномерном срабатывании тормозов (цилиндров и колодок на каждом колесе) машина может потерять управляемость. Для восстановления контроля придется ослабить нажатие на тормоз. В этом случае тормозной путь будет значительно длиннее.

При расчете пройденного расстояния учитывается квадрат скорости. То есть, с ростом скорости тормозной путь резко удлиняется. При 80 км/час он составит уже 36 м, а на 120 км/час — 81 метр.

От чего зависит длина тормозного пути

Как видим, на тормозной путь влияют два параметра: скорость и коэффициент трения. Если скорость полностью зависит от действий водителя, то с трением все значительно сложнее. Давайте разберемся, какие факторы на расстояние, необходимое машине для остановки.

Состояние шин

Коэффициент сцепления (µ) зависит от следующих параметров:

Изношенный протектор сильно ухудшает торможение на мокрой, заснеженной или даже грязной дороге. Зато зависимость тормозного пути от температуры нелинейна.

При низких температурах резина теряет эластичность и коэффициент трения уменьшается. Поэтому в холодное время года нужно использовать зимние шины независимо от того, как успешно дорожные службы справляются с уборкой снега. Зимой даже на чистом асфальте тормозной путь на зимней резине будет намного короче, чем на летней.

При высоких температурах резина становится слишком мягкой. При этом она интенсивно изнашивается и начинает легче скользит по асфальту. Поэтому летом быстрее остановиться получится на летней резине, которая сохраняет эластичность, но не «течет» подобно пластилину.

Дорожное покрытие

Коэффициент трения, который на сухом асфальте равен 0.7, меняется в зависимости от погодных условий:

• 0,1 — гололед;

• 0,2 — снежный накат;

• 0,4 — мокрый асфальт.

В летнее время нужно остерегаться больших луж и грязи. Лужи могут вызвать эффект аквапланирования, при котором сцепление с дорогой будет даже хуже, чем на укатанном снегу. Не менее опасна и грязь: тонкий слой мокрой глины, практически невидимый глазом, делает асфальт таким скользким, что на нем становится сложно просто устоять на ногах.

Антиблокировочная система

Как известно из школьного курса физики, сила трения скольжения всегда ниже, чем трения покоя. То есть, при торможении «юзом» тормозной путь больше. Этот эффект давно известен опытным водителями. Чтобы быстрее остановиться и не потерять управление на скользкой дороге, они используют «прерывистое» торможение. Метод заключается в том, что при блокировке колес водитель на мгновение отпускает педаль тормоза и тут же нажимает ее снова.

На большинстве современных серийных авто устанавливается электронная антиблокировочная система. Она контролирует вращение каждого колеса и снижает давление в тормозной магистрали при блокировке. В отличие от «прерывистого торможения», ABS контролирует каждый тормозной цилиндр в отдельности и ослабляет торможение только для заблокированных колес. За счет этого удается достичь минимального тормозного пути на сухом асфальте, гололеде и мокрой дороге.

Однако антиблокировочная система не всегда позволяет остановить авто быстрее, чем торможение «юзом». На снегу и грязи она не позволяет протектору поглубже «зарыться» в дорогу. Особенно заметен эффект при использовании шипованной резины. Поэтому если вы хотите, чтобы шипы эффективно тормозили, «вгрызаясь» в снег, лед или грязь, ABS стоит отключить.

Проект» Безопасность движения. Расчет тормозного пути»

Оглавление

Введение	2
Теоретическая часть Тормозной путь автомобиля Факторы влияющие на тормозной путь автомобиля	3
Определение тормозного пути расчетным способом	7
Практическая часть Расчет тормозного пути по разным условиям, в зависимости от типа дорожного покрытия	8
Заключение	11
Используемые источники	12
Приложение	13

Введение

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.

Актуальность работы: безопасность движения всегда является одним из важнейших факторов в инженерных транспортных разработках.

Цель работы: исследование факторов, влияющих на длину тормозного пути автомобиля.

Задачи:

— изучить информацию об антиблокировочной системе тормозов, ее преимуществах и недостатках;

— изучить способы расчета тормозного пути автомобиля в зависимости от дорожного покрытия и скорости автомобиля;

— выполнить расчет тормозного пути при скорости автомобиля 50 км/ч — 100 км/ч на разных дорожных покрытиях и сделать выводы.

Гипотеза: антиблокировочная система тормозов является инженерной разработкой, позволяющей обеспечивать безопасность движения на дорогах.

Теоретическая часть

Тормозной путь автомобиля

1. Факторы влияющие на тормозной путь автомобиля

Тормозной путь – расстояние, которое потребуется автомобилю, чтобы полностью остановиться с момента начала работы системы торможения.

В обиходе этот термин часто путают с остановочным, однако тормозной и остановочный путь – разные понятия. В последнем случае учитывается расстояние, прошедшее с момента осознания водителем необходимости торможения до скорости 0 км/ч. Тормозной путь – часть остановочного.

Рассматриваемый показатель не является постоянной величиной и может варьировать по ряду причин. Все факторы, влияющие на путь торможения, можно разделить на две большие группы: зависящие от водителя и независящие от водителя. К числу причин, не зависящих от человека за рулем, относят:

Несложно догадаться, что в дождь, снег или гололед расстояние, которое потребуется для остановки автомобиля, будет большим, чем на сухом асфальте. Торможение окажется длительным и при движении по гладкому асфальту, в который не была добавлена каменная крошка. Здесь колесам не за что зацепиться, в отличие от шершавых покрытий.

Факторы, зависящие от водителя или владельца авто:

• состояние тормозов;

• устройство системы;

• наличие ABS;

• вид покрышек;

• загруженность ТС;

• скорость движения.

Тот факт, что длина тормозного пути автомобиля напрямую зависит от исправности системы торможения, не требует доказательств. Машина с неработающим тормозным контуром или изношенными колодками никогда не сможет остановиться также быстро, как исправное ТС. От чего зависит скорость замедления? Разумеется, от вида покрышек и качества резины. Так, на голом, пусть и промороженном асфальте, а также в снежной каше, лучше всего тормозят т. н. «липучки» — зимние покрышки, не оснащенные шипами. В свою очередь, в гололед и на заснеженных дорогах наиболее эффективной является «ошипованная резина». Приведем пример:

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).

Самой массовой опцией, которая появилась на машинах в последние десять лет, стала антиблокировочная система тормозов — АБС, предотвращающая блокировку колес при торможении. Если во время торможения одно или несколько колес автомобиля заблокируются и начнут скользить по поверхности, АБС ослабит давление в соответствующей тормозной магистрали, и колесо вновь начнет вращаться. Если педаль тормоза будет постоянно и сильно нажата, этот процесс блокировки-разблокировки колеса будет продолжаться непрерывно до конца торможения и может осуществляться несколько раз в секунду. Даже многие из тех, кто знает, что такое ABS, порой ошибочно или не до конца верно представляют себе основное предназначение этой системы. Главной ошибкой в представлении функционала АБС является уверенность в том, что антиблокировочная система нужна для уменьшения тормозного пути автомобиля. Однако на самом же деле ее главное предназначение — сохранить возможность управлять транспортным средством во время торможения, даже экстренного.

Еще одна фундаментально важная функция АБС, прямо проистекающая из вышеописанного — обеспечение безопасного, равномерного и прямолинейного торможения на поверхностях с неоднородным сцеплением. Например, если одна сторона автомобиля попала на мокрую поверхность, скользкую линию разметки или наледь, а другая движется по относительно чистому асфальту, экстренное торможение без АБС приведет к тому, что одна сторона будет тормозить эффективнее чем другая — и автомобиль немедленно развернет и закрутит в неуправляемом заносе. Особенно это опасно при движении в повороте, когда на автомобиль уже действует боковое усилие: перепад эффективности торможения колес в этом случае легко нарушает баланс.

Впрочем, утверждение о полезности ABS для уменьшения тормозного пути автомобиля тоже верно, но лишь отчасти. На поверхностях с равномерным и достаточным сцеплением колес с покрытием торможение «юзом» с заблокированными колесами будет менее эффективным, чем торможение без блокировки колес, и тормозной путь в первом случае, как правило, будет, больше. В этом случае использование АБС действительно уменьшает тормозной путь, не давая колесам скользить по поверхности. Однако на рыхлых поверхностях, таких как гравий, снег или песок, при торможении без ABS заблокировавшиеся колеса зарываются вглубь, создавая перед собой дополнительный барьер, сокращающий тормозной путь. Работа АБС в этом случае заставляет колеса вращаться, не позволяя им зарываться и удлиняя тем самым тормозной путь автомобиля.

«Ухудшает» антиблокировочная система и торможение на чистом льду на шипованных шинах: заблокированное шипованное колесо «вгрызается» в лед, оставляя за собой борозды, и работает на пределе своих возможностей — а если в дело вступает ABS, колесо вращается с короткими проскальзываниями, и эффективность такого торможения будет ниже. Именно этим фактом оперируют многие «опытные» и «знающие» водители, считающие ABS технологическим излишком, мешающим им «контролировать» автомобиль. Однако несмотря на увеличение тормозного пути, АБС и на льду сохраняет свое основное преимущество: дает возможность маневрировать и управлять автомобилем, а не просто ждать исхода, зажав педаль тормоза.

Обильные проверки показали, что ABS сократит тормозной путь на сухом или мокром асфальте, а также отлично работает на гравии. А вот в других условиях система частично теряет свою ценность.
В зимних условиях ABS увеличит тормозной путь на 15-30 метров при движении по снегу или льду. При этом система оставит водителю контроль над машиной, что может быть критически важно при движении по гололёду.

1. Определение тормозного пути расчетным способом

Существуют специальные формулы, которые позволяют определить длину тормозного пути. Тормозной коэффициент у обычного легкого автомобиля равняется единице.

В своей работе мы воспользовались универсальной формулой расчета тормозного пути автомобиля, в которой используются фиксированные коэффициенты. S= k_э * ν₀* ν₀ / (254 * Фс) (1)
где S — тормозной путь в метрах,
k_э — тормозной коэффициент,
ν₀ — скорость в км/ч в начале торможения,
Фc — коэффициент сцепления с дорогой.
Длина тормозного пути обратно пропорциональна коэффициенту сцепления с трассой. Проще говоря — чем хуже «держит» дорога, тем дольше машина тормозит. Посмотрим на изменения коэффициента (Фс) подробнее:
при сухом асфальте — 0,7;
на мокром асфальте — 0,4;
если укатан снег — 0,2;
обледеневшая дорога — 0,1.

Для сравнения полученных результатов, мы решили еще использовать следующую формулу для расчета тормозного пути

Вспоминаем уроки физики, μ – это коэффициент трения, g– ускорение свободного падения, а v₀ – скорость движения машины в метрах в секунду.

Практическая часть

Расчет тормозного пути по разным условиям, в зависимости от типа дорожного покрытия

Мы попробуем просчитать длину тормозного пути автомобиля по разным условиям, в зависимости от типа дорожного покрытия, при скорости движения автомобиля 50 -100 км/ч.

Машина движется по трассе со скоростью в 50 км/ч.

Тогда длина тормозного пути будет равна:

S = 1∙50∙50/(254∙0,7) = 14,1 м на сухом асфальте

v = 50 км/ч = 13,9 м/с ;

сравнения полученных результатов:

S = 13,9² / 2∙ 0,7 ∙ 9,81 = 14,1 м

S = 1∙50∙50/(254∙0,4) = 24,6 м на мокром асфальте

сравнения полученных результатов:

S = 13,9² / 2∙ 0,4 ∙ 9,81 = 24,6 м

S = 1∙50∙50/(254∙0,2) = 49,2 м если укатан снег
сравнения полученных результатов:

S = 13,9² / 2∙ 0,4 ∙ 9,81 = 49,2 м

S = 1∙50∙50/(254∙0,1) = 98,4 м обледеневшая дорога
сравнения полученных результатов:

S = 13,9² / 2∙ 0,1 ∙ 9,81 = 98,4 м

Аналогично нами был выполнен расчет тормозного пути автомобиля при скорости его движения от 60 до 100 км/ч, расчеты приведены в таблице:

скорость, км/ч	сухой асфальт, м	мокрый асфальт, м	укатан снег, м	обледеневшая дорога, м
50	14.1	24.6	49.2	84.3
60	20.2	35.4	70.8	141.7
70	27.5	48.2	96.4	192.9
80	35.9	62.9	125.9	251.9
90	45.5	79.7	159.4	318.8
100	56.2	98.4	196.8	393.7

Эти цифры позволили нам увидеть, как изменяется тормозной путь при движении автомобиля со скоростями 50 км/ч — 100 км/ч в зависимости от условий: на сухой дороге тормозной путь приблизительно в 1.8 раза меньше в сравнение с мокрой дорогой. При обледеневшем дорожном полотне, тормозной путь в семь раз больше, чем при торможении на сухом асфальте. На заснеженной трассе тормозной путь увеличивается приблизительно в 3.5 раза в сравнение с сухой дорогой.

Так же расчеты дали возможность нам убедиться, что чем больше скорость в начале торможения, тем больше тормозной путь.

Заключение

В ходе исследования мы выяснили, что антиблокировочная система тормозов действительно является инженерной разработкой, позволяющей обеспечивать безопасность движения на дорогах. АБС значительно улучшает активную безопасность автомобиля. Современный водитель гораздо менее специфичен и профессионален, чем полвека назад: если когда-то давно к водителю предъявляли высокие требования, заставляя его уметь многое, то теперь автомобиль стал предметом быта, и управление им делают максимально доступным для каждого. Соответственно, современный автомобиль должен быть максимально удобен и безопасен в управлении даже для начинающего водителя с минимальной квалификацией.

Ну а АБС в частности решает проблему потери управления при экстренном торможении. Резкое появление препятствия на дороге заставляет человека инстинктивно ударить по тормозам. В случае, если он вошел в поворот на слишком высокой скорости, решение будет тем же. Зацепил обочину — тоже торможение… В общем, естественная реакция человека на возникновение опасной или просто нештатной ситуации — это резкое нажатие на педаль тормоза, и уже потом — возможно, попытка исправить эту ситуацию рулем. АБС в этом случае заметно снижает цену этой ошибки. Поэтому неудивительно, что, к примеру, в Евросоюзе оснащение автомобиля АБС стало обязательным по закону еще в 2004 году.

Цель работы достигнута – в ходе выполненных расчетов мы выяснили, как длина тормозного пути автомобиля зависит от состояния дорожного полотна и скорости автомобиля. Эти знания помогают водителю во время торможения и тем самым обеспечивают безопасность движения на дорогах.

Используемые источники:

1.Статья «От чего зависит длина тормозного пути и по какой формуле ее можно рассчитать»

https://znanieavto.ru/stop/tormoznoj-put avtomobilya.html#h3_2

2. Борис Игнашин Статья «Как ездить зимой с АБС или ЕСП»

https://www.kolesa.ru/article/kak-ezdit-zimoj-s-abs-i-esp-2015-01-16

7

Понимание остановки и тормозного пути в физике — видео и стенограмма урока

Дистанция мышления (TD)

Давайте сначала начнем с расстояния мышления (TD), которое показано в уравнении 2. Скорость автомобиля можно представить как постоянную в течение короткого промежутка времени, необходимого для реакции водителя, поэтому все мы Чтобы получить расстояние мышления, нужно умножить скорость на время реакции. Поскольку время реакции человека, желающего затормозить, обычно меньше секунды, это расстояние является наименьшим по отношению к тормозному пути.

Уравнение 2

Тормозной путь (BD)

Вывести уравнение тормозного пути немного сложнее. Начнем с кинематического уравнения, показанного в уравнении 3.

Уравнение 3

Где:

• vf = конечная скорость
• vo = начальная скорость
• a = ускорение
• d = пройденное расстояние

Мы знаем, что конечная скорость равна нулю, потому что машина остановилась.Единственное, что неизвестно в этом уравнении, — это ускорение a . Автомобиль замедляется (ускоряется в направлении, противоположном его движению), потому что на него действует неуравновешенная сила.

Тормоза создают трение колесам, замедляя их, но статическое трение ( f ) между колесами и дорогой в конечном итоге останавливает машину. Сопротивление воздуха и трение качения участвуют, но в меньшей степени. Вес автомобиля ( мг, ) и нормальная сила ( Н, ) — это вертикальные силы, и они равны.Схема свободного тела показана на Диаграмме 1.

Диаграмма 1.

Второй закон Ньютона используется для расчета ускорения автомобиля. Трение рассчитывается путем умножения коэффициента трения (μ) на нормальную силу ( Н, ).

f = μ Н

Нормальная сила составляет мг , потому что она должна только противодействовать весу автомобиля. Последняя строка в уравнении 4 дает нам ускорение автомобиля.

Уравнение 4

Теперь мы можем подставить ускорение, которое мы только что определили, в уравнение 3, чтобы получить уравнение тормозного пути, BD. Давайте рассмотрим это более подробно.

Уравнение 5. g — ускорение свободного падения.

Последний шаг в нашем выводе уравнения тормозного пути (SD) — это прибавить расстояние мыслей (TD) к тормозному пути (BD), что показано в уравнении 6.

Уравнение 6

Давайте представим, что время реакции нашего водителя составляет 0,5 с, и мы знаем, что начальная скорость составляет 73 км / ч, то есть 20,3 м / с. Коэффициент трения (μ) можно оценить как 0,8, что является средним значением для резиновых шин на сухом бетоне. Что теперь может определить наш минимальный тормозной путь?

Довольно удивительно, что за доли секунды наш мозг может сравнить значение тормозного пути с нашей оценкой того, как далеко мы от перекрестка, и принять решение, остановиться или проехать перекресток.Что ж, может быть, это не совсем то, что происходит, но с практикой вождения мы обучаемся точно оценивать расстояние, которое нам нужно, чтобы остановиться, в зависимости от нашей скорости.

Дальность мышления увеличивается со скоростью. Время нашей реакции может быть постоянным, но умножение его на все более и более высокие скорости увеличивает расстояние мышления с увеличением скорости. Тормозной путь увеличивается экспоненциально с увеличением скорости, потому что начальная скорость автомобиля возведена в квадрат в уравнении тормозного пути.Например, для остановки движения со скоростью 20 м / с требуется дополнительно 24 м по сравнению с 10 м / с. График 1 показывает тормозной путь в сравнении с начальными скоростями.

График 1

Резюме урока

Давайте сделаем несколько минут, чтобы повторить то, что мы узнали!

Каждый раз, когда кто-то водит машину, он должен в какой-то момент остановить ее. Это включает в себя принятие решения об остановке, во время которого автомобиль проезжает определенное расстояние, равное его мгновенной скорости, умноженной на время реакции водителя.Мы называем это расстояние расстоянием мышления (TD). Это кратчайшее расстояние в уравнении тормозного пути, потому что время реакции водителя очень мало.

Тормозной путь (BD) — это расстояние, необходимое для остановки после включения тормозов, а статическое трение между шинами и дорогой является доминирующей тормозящей силой, замедляющей автомобиль до полной остановки.

Сложение этих двух расстояний вместе дает нам тормозной путь (SD).

Самым большим фактором при оценке этого расстояния является скорость автомобиля, поскольку она возводится в квадрат в уравнениях тормозного пути и тормозного пути.

Кинематика

— Тормозной путь (без трения) Кинематика

— Тормозной путь (без трения) — Physics Stack Exchange

Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange

2. 0
3. +0
6. Авторизоваться Зарегистрироваться

Physics Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для активных исследователей, ученых и студентов-физиков.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил 10 лет, 6 мес назад

Просмотрено 51к раз

$ \ begingroup $

Предположим, у меня есть тело, путешествующее в космосе со скоростью $ 1000 ~ \ text {m / s} $. 2 $, для остановки потребуется $ 100 с $.2} {2a} $$

Эта формула станет более интересной, когда вы немного изучите физику, потому что это простой пример теоремы работы-энергии.

Флорис

11k1212 золотых знаков208208 серебряных знаков368368 бронзовых знаков

Создан 25 янв.

Марк Эйхенлауб

50.2 + 2a (x_f — x_i) $$

Это одна из основных кинематических формул, которую изучают в классах физики в средней школе (или даже средней школе).

Создан 25 янв.

Дэвид З.Дэвид З

72.4k2424 золотых знака167167 серебряных знаков277277 бронзовых знаков

$ \ endgroup $ 6 $ \ begingroup $

Еще одна задача уравнения движения, очень простая.2} {2. (- 10)} \ подразумевает s = 50000 ~ \ text {m} $$. Все просто, правда?

Создан 08 окт.

$ \ endgroup $ 1 $ \ begingroup $

Двойная интеграция ускорения по времени. Этот первый интеграл даст вам график скорости, основанный на ускорении.К первому интегралу добавьте константу и найдите константу, приравняв первый неопределенный интеграл к начальной скорости при t = 0. Это начальное значение исправит замедление движения в момент времени t = 0. Константа позволит провести вторую интеграцию. Теперь найдите, в какое время первый интеграл будет равен 0 (момент, когда скорость равна 0). Проинтегрируйте второй раз относительно времени и подставьте во время цифру 0 и последнее время и решите. Это даст вам полное расстояние до остановки.2) / (2)) + ct; Выполните подводку в последний раз и решите, затем выполните подводку в исходное время (0) и вычтите начальную из конечной.

Создан 31 янв.

$ \ endgroup $ Physics Stack Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript

Ваша конфиденциальность

Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в ​​отношении файлов cookie.

Принимать все файлы cookie Настроить параметры

кинематика — Тормозной путь при сохранении импульса Исследование

Вероятно, вы читаете этот лист.В нем не дается объяснения того, как работает противоударный барьер и, следовательно, на основании каких допущений и принципов (-ов) следует делать любые расчеты.

Существует два типа глушителей ударов: глушители сжатия , которые остаются на месте, деформируются, сминаясь, как гармошка, и поглощают кинетическую энергию при неупругом столкновении; и инерционные аттенюаторы , которые не деформируются значительно, но движутся вместе с транспортным средством после упругого столкновения. Массивы барьеров Fitch относятся к последнему типу.После контакта с транспортным средством бочки перемещаются вместе с ним, так что фактически масса транспортного средства постепенно увеличивается, замедляя его. Как предполагается, следует использовать принцип сохранения импульса . (См. Стр. 7-8 этого документа.)

Эта модель снижает скорость автомобиля, но не может полностью его остановить. В связанном документе говорится, что стволы Fitch используются для снижения скорости примерно до 15 км / ч, после чего при столкновении с окончательно закрепленным жестким барьером автомобиль останавливается.Такой жесткий барьер показан на рабочем листе. Бочки между автомобилем и жестким барьером деформируются, что увеличивает время удара и снижает нагрузку на человека (а).

Столкновение с бочками сохраняет импульс (в соответствии с используемой здесь моделью), но KE уменьшается в $ m / (m + M) $ раз, где $ m, M $ — массы автомобиля и бочек соответственно. Оставшийся KE рассеивается при столкновении с твердым барьером.

---

Это объяснение позволяет довольно легко ответить на два ваших вопроса.

Глубина, на которую транспортное средство проникает в группу, увеличивается с увеличением его количества движения до удара, потому что для уменьшения большего количества движения требуется большая масса стволов. Итак, вопрос 1 легко решается путем сравнения импульсов.

Если бы мы имели дело с аттенюатором сжатия вместо инерционного типа, глубина проникновения увеличивалась бы с кинетической энергией до удара.

Тяжесть травм пассажиров зависит от максимальной нагрузки на их тела, которая зависит от максимального замедления.Это сравнение менее очевидно.

Причина, по которой сравниваются машины 3 и 5, становится очевидной: они имеют одинаковый импульс до удара, поэтому они проникают на одинаковую глубину. Это также означает, что способ, которым замедление изменяется со временем во время удара, будет одинаковым: один удар является замедленной версией другого. Чтобы ответить на вопрос 2, мы можем сравнить среднее замедление. Автомобиль 3 имеет более высокую начальную скорость, поэтому его среднее замедление на том же расстоянии будет выше.

Если бы импульсы вагонов 3 и 5 не были одинаковыми, потребовался бы более сложный расчет.

Мой ответ на вопрос 2 противоречит предложенному ответу. Я подозреваю, что предложенные ответы не были предоставлены тем же человеком, который разработал рабочий лист. Приведенное объяснение неубедительно. Это признак того, что человек, написавший это, не понимал, что делал.

остановочных расстояний

Транспортные средства не могут просто «остановиться» — они большие и тяжелые, и если кто-то встанет перед ними, у водителя может не быть шансов вовремя остановиться.

Тормозной путь зависит от скорости автомобиля. Щелкните изображение выше, чтобы увидеть его в увеличенном виде.

Вот почему у нас есть ограничения скорости — чем больше вероятность того, что водитель остановится, тем ниже ограничение скорости. Дорога с домами обычно имеет ограничение 30 миль в час, но автомагистраль имеет ограничение в 70 миль в час, потому что никто не должен пытаться пересечь его.

Тормозной путь разделен на две части:

• за время, необходимое водителю, чтобы поставить ногу на тормоз и прижать ее к полу (когда) машина едет и
• за время, необходимое для остановки автомобиля после начала торможения, автомобиль проходит тормозной путь .

Что может увеличить тормозной путь?

На тормозной путь влияет:

Состояние автомобиля (изношенные тормоза, лишний вес, лысая резина и т. Д.)

Состояние дороги (плохое покрытие, разлитое масло и т. Д.)

Погодные условия (мокрый, ледяной — все, что снижает трение)

Водительский.

На время вашей реакции могут повлиять:

отвлекающих факторов в машине,

отвлекающих факторов за пределами автомобиля (не только отвлекающих факторов — солнечный свет, отраженный в глаза, может повлиять на временной интервал между началом торможения и реакцией водителя на него),

спирта,

лекарства,

возраст — ваши мыслительные процессы замедляются по мере приближения к старости.

Тормозной путь — это область под графиком графика скорости / времени, показывающим замедление транспортного средства в зависимости от времени . Если вы удвоите скорость, с которой вы нажимаете тормоза, вы удвоите время, необходимое для остановки … но расстояние, которое вы пройдете за это время, увеличится в четыре раза!

Таким образом, чем быстрее движется транспортное средство, тем больше фактический тормозной путь по сравнению с расстоянием мышления определяется квадратом фактора, увеличившего скорость — это отношение в квадрате между скоростью и расстоянием..

Расстояние мышления — это время, за которое транспортное средство движется за время реакции. — время, необходимое для осознания того, что вы должны остановиться! Скажем, время реакции (время между осознанием того, что вам нужно остановиться, и фактическим нажатием на тормоз) составляет 0,5 с.

На скорости 20 м / с (около 44 миль в час) автомобиль проедет около шести метров, прежде чем будут задействованы тормоза.

При 40 м / с было бы вдвое дальше … расстояние мышления прямо пропорционально скорости .

Тормозной путь — это сумма двух факторов. График выше показывает это.

Обратите внимание, как важность тормозного пути увеличивается с увеличением скорости.

Если вы путешествуете очень быстро, автомобиль не только пройдет долгий путь, прежде чем вы поймете, что вам нужно задействовать тормоза, но и увеличенная инерция автомобиля будет означать, что тормоза придется нажимать дольше, чтобы автомобиль остановился. остановка.

Физика, лежащая в основе остановки автомобиля

Тормозной путь

Вопрос: если автомобилю, движущемуся со скоростью 20 миль в час (миль в час), требуется 20 футов для остановки, какое расстояние требуется для скорости 40 миль в час?

1. 10 футов.
2. 20 футов.
3. 40 футов.
4. 80 футов.2 \ end {уравнение} Где:
   • $ E_k $ = кинетическая энергия, джоули
   • $ m $ = Масса, килограммы
   • $ v $ = Скорость, м / сек

Оказывается, тормозной путь автомобиля пропорционален его кинетической энергии. Энергия рассеивается в виде тепла в тормозах, шинах и на дорожном покрытии — для большего количества энергии требуется больший тормозной путь. Это объясняет, почему тормозной путь увеличивается как квадрат скорости автомобиля .2} {b} \ end {уравнение} Где:

• $ d $ = Общий тормозной путь (реакция + торможение), метров.
• $ v $ = Скорость автомобиля, км / час.
• $ r $ = Время реакции водителя, секунды.
• $ b $ = Коэффициент коэффициента торможения.

Заметки:

• Левая часть уравнения ($ r v \ frac {10} {36} $) преобразует время реакции водителя в расстояние, пройденное за это время.2} {b} $) вычисляет тормозной путь, применяя коэффициент коэффициента торможения ($ b $) к квадрату скорости автомобиля. Предполагая, что покрытие сухое и ровное, типичное значение для $ b $ будет 170, но это эмпирический фактор — он получен из полевых измерений.
• Это уравнение можно переписать для неметрических единиц измерения, но проще и надежнее преобразовать его аргументы и результаты в / из метрических единиц:
  • Чтобы преобразовать входные скорости из миль в час (MPH) в KPH, умножьте на 1.2} {b} $).

  Таблицы тормозного пути

  Вот таблицы типичных значений, полученные с использованием приведенного выше уравнения, которые полностью согласуются с данными, опубликованными организациями общественной безопасности.

  • Метрические единицы: (KPH, метры):

  • Британские единицы (миль в час, футы):

  В этих таблицах предполагается сухое ровное покрытие и время реакции водителя, равное 1.5 секунд. Оказывается, что в широких пределах и из-за физики трения в шинах размер шин и их нагрузка (исходя из массы автомобиля) существенно не меняют результат для большинства автомобилей (подробности см. Ниже в разделе «Распространенные заблуждения» ), поэтому приведенные выше таблицы обеспечивают достаточно точные прогнозы тормозного пути, но приведенное ранее уравнение является более гибким и полезным, чем эти таблицы.

  Калькулятор

  Этот калькулятор предоставляет результаты для введенных пользователем значений скорости, времени реакции водителя и коэффициентов торможения.Выберите единицы ввода и вывода и введите значения в этих единицах.

  Распространенные заблуждения

  Масса автомобиля

  При фиксированном размере шин и в разумных пределах увеличение массы автомобиля не должно увеличивать его тормозной путь. Причина в том, что шины более тяжелого транспортного средства прилагают большее усилие к дороге — эффективность торможения является результатом сочетания площади поверхности и силы.Повышенная инерция более тяжелого транспортного средства уравновешивается его увеличенной поверхностной силой.

  Площадь поверхности шины

  На первый взгляд, можно подумать, что увеличение размера и площади поверхности контакта шины с дорогой должно улучшить ее тормозные характеристики — в конце концов, больше резины контактирует с дорогой. Но, как оказалось, для данной массы транспортного средства каждый квадратный метр поверхности большей шины давит на дорогу с меньшей силой, и (как объяснялось выше) эффективность торможения является результатом комбинации площади поверхности и силы.Вот почему мы не видим гигантских шин на автомобилях заботящихся о безопасности водителей — это просто не работает.

  Если двигаться в обратном направлении, если мы сделаем шины слишком маленькими, энергия торможения расплавит их поверхности, снизив их эффективность. Кроме того, небольшие шины имеют тенденцию изнашиваться быстрее при нормальной эксплуатации, поэтому существует более низкий практический предел размера шин.

  Тормозной путь грузовика

  Операторы больших грузовиков часто заявляют, что большой грузовик должен иметь больший тормозной путь, потому что для остановки большей массы требуется большее расстояние.Это неправда, и я собираюсь доказать это ниже. Прочитав доказательства, вы поймете, что аргумент о большом тормозном расстоянии не имеет смысла. Поехали:

  Представьте себе внедорожник (внедорожник), который весит четыре тонны и имеет четыре шины. Его тормозной путь можно точно спрогнозировать, используя уравнение тормозного пути, приведенное ранее.
  Сравните внедорожник с большим грузовиком, который весит 20 тонн и имеет 20 шин.Может ли этот большой и тяжелый грузовик — в пять раз массивнее внедорожника — остановиться на таком же расстоянии? Да так и должно быть — читайте дальше.
  А теперь представьте пять четырехтонных внедорожников, едущих близко друг к другу, почти касаясь друг друга. Если все они одновременно задействуют тормоза, каждый внедорожник остановится на том же расстоянии, что и при разделении .
  Теперь представьте, что пять внедорожников соединены между собой металлическими стержнями, так что они становятся одним транспортным средством — транспортным средством, которое весит 20 тонн и имеет 20 шин.Что изменилось? Каждый водитель применяет свои тормоза одинаково, поэтому соединенная группа внедорожников останавливается на том же расстоянии, что и отдельные внедорожники, когда они разделены. Благодаря подключению пять отдельных четырехтонных внедорожников стали транспортным средством, которое весит 20 тонн, имеет 20 шин и останавливается на расстоянии на том же расстоянии, что и один внедорожник . Q.E.D. *

  Это правда, что в сегодняшней реальности большие грузовики требуют большего тормозного пути, чем маленькие автомобили, но причина в экономике, а не в физике.В принципе, большие грузовики можно было бы спроектировать так, чтобы они останавливались на том же расстоянии, что и маленькие автомобили, если бы мы хотели заплатить за инженерные усовершенствования.

  Заключение

  Вот основные выводы из этой статьи:

  • Тормозной путь автомобиля увеличивается пропорционально квадрату его скорости (без учета времени реакции). В два раза быстрее, в четыре раза больше тормозного пути.
  • Тяжелые автомобили с соответствующими тормозами должны останавливаться на том же расстоянии, что и легковые автомобили , потому что у тяжелых транспортных средств либо больше шин, либо они давят на дорогу с большей силой.

  Обычно незнание физики и математики неудобно, но в случае проблем с остановкой автомобиля это может убить вас.

  Отзыв читателя

  Остановочные расстояния для грузовиков Спасибо за ваше объяснение характеристик торможения автомобиля.Читать было интересно. Однако хочу опровергнуть ваше утверждение о том, что «большие грузовики» останавливаются на одном расстоянии с внедорожником. Я с нетерпением жду опровержения, которое понимает и признает лежащую в основе физику. Ваше сравнение: (Сравните внедорожник с большим грузовиком, который весит 20 тонн и имеет 20 шин. Может ли этот большой тяжелый грузовик — в пять раз массивнее внедорожника — остановиться на том же расстоянии? Да, это должно быть так — читайте дальше .)

  Грузовик для коммерческих перевозок в США (также известный как тягач с прицепом) — это транспортное средство с комбинированной максимальной полной массой 80 000 фунтов.Обычно они загружены до 50 000 — 70 000 фунтов полной массы. Существуют специальные разрешения, которые можно получить на превышение этого веса с неизмененным оборудованием. Грузовик и прицеп могут сильно отличаться по весу. Тормозные системы обычно настраиваются на максимальную эффективность при среднем значении. Кроме того, в своем утверждении вы указываете, что у коммерческого грузовика 20 шин на земле. Фактически, у большинства их всего 18.

  Да, и каждая из этих 18 шин давит на асфальт с пропорционально большей силой, чем одна с 20 шинами, поэтому, если у грузовика есть адекватные тормоза, тормозной путь будет таким же.Если грузовик загружен легким или пустым, грузовик будет легче терять сцепление с дорогой и вызывать остановку на увеличенном расстоянии. Подождите … так вы говорите, что если грузовик слегка загружен, ему потребуется больше тормозного пути, а не меньше? Наверняка вы видите противоречие в своем аргументе: если грузовик сильно загружен, для остановки требуется большее расстояние, но если он загружен слабо, для остановки также требуется большее расстояние? Если грузовик загружен тяжелее, чем установленный уровень, для рассеивания большей энергии потребуется больше времени.Нет, более высокая кинетическая энергия рассеивается на том же расстоянии, потому что давление шины на асфальт пропорционально больше — на пути грузовика выделяется больше тепла, но тормозной путь остается прежним. Все проявляется в физике: если тормозная система спроектирована должным образом и шины не плавятся при высоких нагрузках, тормозной путь на сухом ровном покрытии будет таким же. В своей статье я подчеркиваю это с помощью некоторого количества N внедорожников, но если вы предпочитаете, я могу добавить внедорожники, чтобы они равнялись массе любого вообразимого грузовика с любым количеством колес.

  Вот вывод: если вы увеличиваете массу автомобиля с тем же количеством шин, каждая шина давит на дорогу с большей силой, поэтому тормозной путь остается прежним. Если вы уменьшите массу автомобиля, шины будут давить с меньшей силой, поэтому тормозной путь останется прежним. Чтобы узнать о физических и математических основах, см. Мой список литературы внизу этого сообщения.

  Итак, сравнение автомобилей — это не яблоки с яблоками. Если бы вы поняли ключевые моменты моей статьи, вы бы поняли, что для правильно спроектированных тормозов, шин соответствующего размера и одинаковой поверхности всем транспортным средствам требуется одинаковый тормозной путь.По сути, ваши 5 внедорожников будут буксировать один дополнительный внедорожник без пары колес и пытаться остановиться на том же расстоянии. Подумайте о том, что вы говорите. Если я удвою количество внедорожников в моем примере, тормозной путь останется прежним. Если вместо этого я загружаю каждый внедорожник большей массой, их шины давят на тротуар с большей силой, поэтому они останавливаются на том же расстоянии.

  Ссылка: Зависит ли тормозной путь автомобиля от веса автомобиля? (ResearchGate)

  Цитата: «Приведенное выше уравнение показывает, что тормозной путь не зависит от массы автомобиля.«

  Ссылка: остановочный путь для авто (HyperPhysics)

  Цитата:« Обратите внимание, что это [уравнение] подразумевает тормозной путь, не зависящий от массы транспортного средства ».

  И так далее, для сотен ссылок. Конечно, вы не думаете Я придумал это, не так ли? Это было бы невероятно безответственно, и меня можно было бы привлечь к ответственности за последствия.

  Надеюсь, это поможет, и спасибо за письмо.

  Тормозной путь транспортного средства в условиях дорожной обстановки

  Спасибо за столь четкое объяснение тормозного пути.Это обязательно проинформирует о моем письме.

  Известны ли общие дополнительные факторы, которые могут быть учтены в случае дождя или снега во время вождения? Конечно, существует большое количество переменных, которые не могут быть легко сведены в таблицу вне условий тестирования. Я пытаюсь выяснить, можно ли предложить общую максиму, касающуюся остановки в определенных условиях.

  Пример. Если обычному автомобилю на чистом, ровном и сухом асфальте требуется примерно 200 футов, чтобы остановить его с использованием средней тормозной мощности, можем ли мы установить следствие, которое обычно описывает тормозной путь для других условий, таких как «Из-за переменных XYZ, движение по влажных условиях требует 1.В 8 раз больше тормозного пути, чем на сухом?

  Надежно этого сделать нельзя. Рассмотрим переменные:

  • Пресловутая комбинация гравийной поверхности и антиблокировочной системы тормозов, последняя из которых будет скользить по гравию и почти не прикладывать тормозное усилие, ошибочно рассчитывая, что сцепление было потеряно. Чтобы поверить в эту комбинацию факторов, необходимо испытать ее на собственном опыте.
  • Дожди первого сезона, выпавшие на тротуар, покрытые за весь сезон скоплением нефти из-за прошлых пробок.
  • Новый снег поверх слоя старого снега. Когда это происходит на крутых склонах, это приводит к сходу лавин. Когда это происходит на проезжей части, это приводит к ложному чувству безопасности, потому что верхний слой снега выглядит свежим и податливым, но под ним скрывается гладкая поверхность.
  • Черный лед, очень опасный и часто появляющийся, когда температура воздуха намного выше нуля, потому что тротуар излучает тепло прямо в космос, не обращая внимания на температуру окружающего воздуха (в физике излучение намного эффективнее конвекции).
  • Неровные поверхности с пятнами воды и эффектами аквапланирования.

  Нет, эти и другие условия означают, что нельзя с уверенностью сказать, какой тормозной путь будет на поверхности, кроме сухой и ровной.

  Тормозной путь на склоне Спасибо за информацию о механике тормозного пути для среднего автомобиля на «ровном», сухом покрытии, шин в среднем состоянии и т. Д.Но … как изменится математика / физика, если поверхность не ровная, но имеет уклон? Допустим, 10%. Масса автомобиля не изменилась. А как насчет сил трения? Во-первых, для уклона s , выраженного в процентах, угол в градусах равен tan ^-1 ( s /100), поэтому для уклона 10% это 5,71 градуса — назовите это θ.

  Вертикальная составляющая массы (которая воздействует на шины и поверхность дороги) в среднем составляет м cos (θ) ( м = масса транспортного средства), поэтому для случая уклона 10% эффективная масса трения равна 99.5% от уровня масс. Но инерционная масса транспортного средства (работающая на предотвращение изменения скорости) остается прежней. Следовательно, у нас уже есть фактор в вертикальном измерении, который работает против эффективной остановки.

  К этому добавляется эффект наклона. Сила, пропорциональная м sin (θ), добавляется к силам, действующим на транспортное средство и его шины, или вычитается из них. Для 5,71 градуса это примерно равно 0,1 м . Таким образом, при движении под уклон эффективный тормозной путь только за счет этого фактора увеличивается на 10%.Я подчеркиваю, что этот фактор не может быть оценен независимо от предшествующего фактора («вертикальной составляющей»), который снижает эффективную тормозную массу транспортного средства, но без изменения его инерционной массы.

  Более формально, для промежуточных углов от нуля до 90 градусов математика становится очень сложной, потому что она также зависит от поведения подвески автомобиля и его центра масс. Приведенные выше уравнения применимы только — и только приблизительно — для углов, близких к нулю.

  Все вышеперечисленное становится практически неосуществимым, если мы попытаемся вычислить специфическое воздействие на четыре отдельные шины для транспортного средства с высоким центром масс (шины, расположенные ближе к центру масс, получают большую нагрузку, а те, которые находятся дальше от центра масс, получают большую нагрузку). меньше).

  В крайнем случае, если транспортное средство находится в свободном падении (в вакууме), нет никаких вымышленных сил, поэтому в этот момент они полностью удаляются из уравнения, верно? Да.В этот момент это классический падающий объект по баллистической траектории, без тормозной силы. Интересно, что в среде с меньшим гравитационным ускорением, такой как Луна, массы легче поднимать против силы тяжести, но они имеют ту же инерцию, поэтому для того, чтобы заставить объект двигаться (с применением ускорения) по ровной поверхности без трения, требуется такое же количество силы. как на земле. Астронавтам Аполлона было на удивление трудно приспособиться к гораздо меньшей гравитационной массе, но такой же инертной массе — некоторые просто падали.Так как же изменится физика при наклоне 10%? Как указано выше. Таким образом, простого ответа нет. После вычисления приведенного выше тестового примера я не стал бы думать об этом окончательно. Представьте себе тяжелый автомобиль или транспортное средство, которое наклоняется в сторону, а также поднимается или спускается с горы — это помешает какой-либо реалистичной предварительной оценке тормозного пути. Тормозной путь без тормозов Сколько времени потребуется, чтобы остановиться без тормозов на скорости 300 миль в час? Я подумываю построить полосу сопротивления на 1/4 мили, которая сможет безопасно выдерживать любую скорость, поэтому я пытаюсь без тормозов вычислить расстояние, которое нужно будет остановить на скорости 300 миль в час.Без тормозов? Вы упустили важную информацию. Если я предположу идеальный автомобиль, с нейтральной трансмиссией, с идеальными подшипниками и гоночной трассой на Луне (или где-либо еще без сопротивления воздуха), машина никогда не остановится . Это , а не , jamais, noch nie, numquam . Это будет продолжаться вечно.

  Вы должны понимать, что движущийся автомобиль обладает кинетической энергией, и для того, чтобы автомобиль замедлился, эта энергия должна быть преобразована в другую форму.Сопротивление ветра — это один источник рассеивания энергии, тормоза — другой. Добавьте несовершенные подшипники, сопротивление качению шин и многое другое.

  Но, не зная, будет ли рассеиваться энергия движения автомобиля и где, нельзя дать никаких оценок. Без каких-либо потерь энергии, согласно Первому закону Ньютона: «Объект будет оставаться в покое или в равномерном движении по прямой линии, если на него не действует внешняя сила».

  Большое спасибо. Пожалуйста.

  AQA | Тематическое содержание | Компонент 5 — Физика: энергия, силы и структура вещества

  Студенты должны знать и понимать следующее содержание.

  Содержание	Дополнительные указания и предлагаемые ТДА	Ссылка на спецификацию GCSE Combined Science: Trilogy	Ссылка на спецификацию GCSE Combined Science: Synergy
  Результат 6
  Скорость измеряется расстоянием, пройденным за определенное время. Единицы скорости включают метры в секунду и километры в час. Простые вычисления средней скорости по формуле: скорость = потребуется расстояние / время.	Рекомендуемое действие для TDA Изучите скорость тележка меняется при скатывании по склону.	6.5.4.1.2	4.7.1.1
  Результат 7
  Тормозной путь транспортного средства — это сумма расстояний, автомобиль движется во время реакции водителя (мышление расстояние) и расстояние, которое он проходит под действием тормозной силы (тормозной путь). Для заданного тормозного усилия, чем больше скорость автомобиля, тем больше больше тормозной путь.	Студенты могут найти полезным ознакомиться с Правилами дорожного движения.	6.5.4.3.1	4.7.1.10
  Результат 8
  Время реакции варьируется от человека к человеку.Типичные значения варьируются от От 0,2 до 0,9 с. Знание и понимание методов, используемых для измерения реакции человека раз. Знание того, как на время реакции водителя может повлиять усталость, наркотики и алкоголь. Отвлекающие факторы также могут повлиять на способность водителя реагировать.	Студенты должны уметь интерпретировать и оценивать измерения простые методы измерения разного времени реакции студенты. Студенты должны уметь оценивать влияние различных факторов на расстояние мышления. Предлагается активность для TDA Изучите факторы, влияющие на человека время реакции, например, усталость, отвлечение, упражняться.	6.5.4.3.2	4.2.1.6
  Результат 9
  На тормозной путь транспортного средства могут повлиять неблагоприятные дороги и погодные условия и плохое состояние автомобиля. Студенты должны уметь анализировать данную ситуацию, чтобы определить, как это может повлиять на торможение.	Неблагоприятные дорожные условия включают влажность или обледенение. Плохое состояние автомобиля ограничивается тормозами или шинами автомобиля.	6.5.4.3.3	4.7.1.10

  GCSE PHYSICS — Как скорость влияет на тормозной путь автомобиля? — Как удвоение скорости влияет на тормозной путь автомобиля?

  GCSE PHYSICS — Как скорость влияет на тормозной путь автомобиля? — Как удвоение скорости влияет на тормозной путь автомобиля? — ОБУЧЕНИЕ НАУКА.

  gcsescience.com 29 gcsescience.com

  Силы и движение

  Тормозной путь автомобиля — Скорость.

  Всего тормозной путь = расстояние мышления + торможение расстояние.

  Дистанция мышления и торможение расстояние
  изменены как скорость автомобиля меняется.

  См. Также расчет силы нужно остановить движущуюся машину
  используя кинетический энергия или импульс.

  
  Как скорость влияет на торможение Расстояние до машины?

  Торможение расстояние автомобиля увеличивается с увеличением скорости.
  Два расчета ниже показывают, как
  удвоение скорости изменяет торможение расстояние автомобиля.

  
  Q1. Автомобиль движется со скоростью 10 РС.
  При торможении автомобиль замедляется
  и имеет постоянное отрицательное ускорение из -2 м / с ² .
  Какой у него тормозной путь?

  A1. Узнай сколько времени машина взял на остановку.
  Затем найдите среднюю скорость автомобиля.
  Затем рассчитайте тормозной путь.

  Используйте a = (v-u) ÷ t
  , чтобы найти время (t) на сколько долго нужна машина, чтобы останавливаться.

  a = — 2
  v = 0
  u = 10

  t = (v-u) ÷ a
  t = (0–10) ÷ -2
  t = 10 ÷ 2

  т = 5 секунд.

  Для объекта с постоянным ускорением,
  средняя скорость = (начальная скорость + конечная скорость) ÷ 2
  = (10 + 0) ÷ 2
  = 5 м / с.

  Как скорость = расстояние ÷ время
  тогда расстояние = скорость x время

  Тормозной путь автомобиля
  = 5 х 5
  = 25 м.

  
  Q2. Тоже самое машина теперь движется с вдвое большим скорость при 20 м / с.
  Когда тормоза затянуты,
  у машины такое же постоянное отрицательное ускорение -2 м / с ² .
  Какое у него торможение расстояние?

  A2. Используйте тот же метод, что и выше, a = (v-u) ÷ т

  а = -2
  v = 0
  u = 20

  t = (v-u) ÷ a
  t = (0–20) ÷ -2
  t = 20 ÷ 2

  т = 10 секунд.

  средняя скорость = (начальная скорость + конечная скорость) ÷ 2
  = (20 + 0) ÷ 2
  = 10 м / с.

  С скорость = расстояние ÷ время
  расстояние = скорость x время

  Тормозной путь автомобиля
  = 10 х 10
  = 100 м.

  Обратите внимание, что удвоение скорости автомобиля от 10 до 20 м / с
  более чем вдвое увеличил торможение расстояние.
  Фактически тормозной путь увеличивается x4, когда скорость идет вверх x2.
  Это из-за
  эффект скорости от кинетической энергии автомобиля.

  Ссылки Силы и движение Расчеты Вопросы по пересмотру

  gcsescience.

  No related posts.