Тормозной путь в физике – Тормозной путь — Википедия

Торможение (автотранспорт) — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Торможение (автотранспорт) — уменьшение скорости автотранспортного средства при помощи тормозной системы.

Максимальное значение тормозной силы зависит от коэффициента сцепления шин автомобиля с дорогой и нормальной нагрузки на колеса. Установлены стандарты тормозного пути и замедления автомобиля, являющиеся частью правил дорожного движения. Ускорение автомобиля при торможении определяют при помощи деселерометра.^[1]

Общий тормозной путь автомобиля до его остановки (остановочный путь) вычисляется по формуле:

S0=(t1+t2)va+Keva22gφ{\displaystyle S_{0}=(t_{1}+t_{2})v_{a}+{\frac {K_{e}v_{a}^{2}}{2g\varphi }}}

Здесь: t1{\displaystyle t_{1}} — время реакции водителя, t2{\displaystyle t_{2}} — время срабатывания тормозов, Ke{\displaystyle K_{e}} — коэффициент эффективности торможения, va{\displaystyle v_{a}} — скорость движения автомобиля, φ{\displaystyle \varphi } — коэффициент сцепления, g{\displaystyle g} — ускорение свободного падения.

При неумелом применении может сопровождаться нежелательными и опасными явлениями (занос и т.д.). Разработан ряд рекомендаций по безопасному применению торможения автотранспортных средств^[2][3].

Сила торможения автомобиля достигает максимума не при полной остановке вращения его колёс (когда они скользят по дороге и сила трения падает), а при их замедленном вращении, близком к остановке и переходу к скольжению. Поэтому для уменьшения тормозного пути необходимо добиваться одновременной остановки вращения колёс и прекращения поступательного движения автомобиля^[2].

Использовать торможение при езде по скользкой дороге необходимо очень осторожно. Для предотвращения полной остановки колёс автомобиля и сохранения их сцепления с поверхностью дороги рекомендуется использование импульсного (многократно, очень кратко и резко нажимать на педаль тормоза) метода торможения. Допускается использование при определённых условиях стояночного тормоза и ряда других приёмов управления автомобилем

[3]^[4].

ru.wikipedia.org

Формула тормозного пути физика

Напомним, что тормозным путем автомобиля называют путь, который автомобиль проходит при торможении до полной остановки. При решении следующей задачи мы обнаружим некоторые интересные особенности тормозного пути.

Чему равен тормозной путь автомобиля массой 1 т, если он движется по сухому асфальту со скоростью Примем коэффициент трения шин по сухому асфальту равным 0,6. Есть ли в условии задачи лишние данные?

Р е ш е н и е. В § 4. Путь при прямолинейном равноускоренном движении мы выразили тормозной путь l автомобиля через модуль его начальной скорости υ _{и модуль ускорения а при торможении. Напомним, что}

Ускорение автомобиля вызвано действием силы трения покоя. При максимальном торможении сила трения равна максимальной силе трения покоя, а она приближенно равна силе трения скольжения. Напомним, что при движении по горизонтальной поверхности F

тр = μmg.

Согласно второму закону Ньютона F = mа, следовательно, получаем μmg = mа, откуда а = μg. Подставляя это в выражение для тормозного пути, получаем

Как мы видим, для решения задачи не понадобилось значение массы автомобиля, значит, это и есть лишнее данное. Однако то, что тормозной путь автомобиля не зависит от его массы, может показаться странным: ведь грузовик труднее остановить, чем легковой автомобиль!

Дело в том, что из формулы F_тр = μmg следует: сила трения, действующая на автомобиль при торможении, пропорциональна его массе

. Поэтому ускорение автомобиля (при том же коэффициенте трения) не зависит от его массы: грузовик и легковой автомобиль при торможении движутся с одинаковым ускорением.

Подставляя в формулу заданные в условии числовые значения, получаем, что тормозной путь равен 23 м.

Как мы видели, тормозной путь не зависит от массы автомобиля, но зато он очень сильно зависит от его скорости! Из формулы следует, что при увеличении скорости автомобиля в 2 раза его тормозной путь увеличивается в 4 раза, то есть в рассмотренном случае становится равным почти 100 м! Это значит, что, проехав перекресток со скоростью 120 км/ч, водитель не сможет остановиться перед следующим перекрестком, если расстояние до него меньше 100 м. А это может привести к серьезной аварии и даже гибели людей.

А) модуль силы трения, действующей

Б) тормозной путь грузовика

А) Сила трения при торможении грузовика равна . Это соответствует варианту ответа 1.

Б) Грузовик тормозит за счет силы трения, то есть с ускорением

Время торможения до полной остановки можно найти как

.

Тогда тормозной путь будет равен

и подставляя вместо t и a найденные выражения, получаем:

.

При торможении на автомобиль действует сила трения скольжения, поэтому по 2 закону Ньютона: µ

mg = ma , отсюда а = µg. Путь до полной остановки рассчитывается по формуле: S = v 2 / 2 a . Тогда тормозной путь равен : S = v 2 / 2µ g . Остановочный путь равен сумме пути автомобиля во время реакции водителя (равномерное движение) и тормозного пути: S = vt + ( v 2 / 2µ g ) .

При повороте на тело также действует сила трения, но тело движется по окружности, поэтому 2 закон Ньютона будет иметь вид

: µ mg = mv 2 / R . Тогда радиус поворота равен: R = v 2 / µ g .

Не вписался в поворот

1. Вычислить остановочный путь автомобиля для начальной его скорости 72 км/ч , если он замедляется с постоянным ускорением 6 м/с 2 , а время реакции водителя составляет 1с.

2. Шофер автомобиля, едущего со скоростью 60 км/ч, внезапно видит перед собой группой школьников, собирающейся перейти дорогу. Как поступить целесообразнее: затормозить или повернуть?

Для домашнего задания:

1. На трассе за чертой города скорость автомобиля 110 км/ч. Включен дальний свет. Дорогу перебегает заяц. Какова его судьба?

2. На горизонтальной дороге автомобиль делает поворот радиусом 16 м. Какова наибольшая скорость, которую может развить автомобиль, чтобы его не занесло, если коэффициент трения скольжения колес о дорогу равен 0,4?

3. Шофер автомобиля, едущего со скоростью 60 км/ч, внезапно видит перед собой на расстоянии 40 м широкую стену. Что ему выгоднее: затормозить или повернуть?

4. Выясните технические характеристики вашего семейного автомобиля (если в семье нет автомобиля – выберите в интернете понравившуюся модель и изучите ее). Какие технические средства безопасности пассажиров есть в автомобиле, выясните наличие антиблокировочная тормозная система и узнайте мнение водителя о ее роли.

5. При возможности практически выясните глубину зоны видимости при ближнем свете, входя в эту зону в темной одежде и со светоотражателем – например со знаком аварийной остановки в руках. Автомобиль стоит.

kalina-2.ru

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

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

Физика

Исследование влияния физических параметров на тормозной путь транспортного средства.

Автор: Короткова Екатерина

обучающиеся 8 «А» класса

Научный руководитель:

Брызгунова Ирина Николаевна

учитель физики

Место выполнения работы:

Муниципальное бюджетное

общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная

школа № 12 с углубленным изучением

отдельных предметов», г.Старый Оскол

Содержание

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

1. Основная часть:

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

1.2..Зависимость тормозного пути и времени торможения автомобиля

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

2. Исследовательская часть

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

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

Введение

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

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

Основные задачи:

— изучить теоретический материал;

— провести исследования, выявляющие факторы зависимости влияния

скорости автомобиля, его массы и температуры окружающей среды на

длину тормозного пути и время торможения;

— сравнить полученные данные;

— внести предложения по решению данной проблемы.

Методы, используемые для решения поставленных задач:

-изучение научной литературы;

— сбор существующей информации по данному вопросу;

— исследовательская работа по определению влияния скорости

автомобиля, его массы и температуры окружающей среды на

длину тормозного пути и время торможения;

— анализ полученных результатов.

— проведение разъяснительной работы о профилактике ДТП.

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

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

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

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

Основная часть.

Движение тела под действием силы трения.

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

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

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

Под действием силы трения автомобиль будет двигаться с ускорением

.

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

Но , где v_{xи v0х — проекции ускорения векторов и на ось Х. Обе проекции положительны, т. е. v0х =v0. Отсюда}

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

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

Но проще использовать формулу:

В нашем случае , поэтому

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

Исследовательская работа:

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

Результаты измерения и расчёты представлены в таблицах и графиках.

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

скорость

Тормозной путь, м

Время торможения, с

Коэф-т трения

0.7

Км/ч

м/с

пустой

гружёный

пустой

гружёный

30

8,33

4,9

6,3

1,2

1,5

40

11,11

8,76

11.0

1,6

2,0

50

13,89

13,6

17,5

2,0

2,5

60

16,67

19,7

25,0

2,4

3,0

70

19,44

30,0

34,0

2,8

3,5

80

22,22

35,0

45.0

3,2

4,0

Тормозной путь и время торможения автомобиля при движении по сухой дороге

скорость

Тормозной путь, м

Время торможения, с

Коэф-т трения

0.7

Км/ч

м/с

пустой

гружёный

пустой

гружёный

30

8,33

4,7

6,0

1,0

1,5

40

11,11

8,4

10,8

1,5

2,0

50

13,89

13,0

16,8

1,9

2,4

60

16,67

19,0

24,0

2,3

3,0

70

19,44

25,7

33,0

2,6

3,4

80

22,22

33,6

43,0

3,0

3,8

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

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

1. Если увеличить скорость автомобиля в два раза, тормозной путь увеличится в четыре раза.

2. Чем больше масса автомобиля, тем время торможения и тормозной путь больше.

3. Для остановки транспорта требуется время и пространство.

4. Чем больше масса автомобиля, тем труднее изменить скорость автомобиля.

Заключение.

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

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

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

2. Ограничитель скорости встраивается в сам автомобильный компьютер, в памяти которого есть карта России, Белгородской области, где на всех участках дорог нанесены соответствующие им предельные скорости. В случаях изменения этих значений скорости из-за погодных условий, например при гололеде или в тумане на компьютер со спутника глобальной системы позиционирования поступят необходимые данные об этом.

3. Пешеходные дорожки снабдить электрическими лампочками, которые вмонтированы в обозначенные пешеходные полосы.

4. На детской одежде предусмотреть светящиеся рисунки, которые далеко видны, так как ДТП чаще происходят в тёмное время.

5. Увеличить величину штрафа за вождение автомобиля в нетрезвом состоянии.

Литература.

1. А.С.Енохович «Справочник по физике и технике». М: Просвещение, 1983.

2. Г.А. Розман «Существует ли релятивистская масса?» 1994 журнал «Физика в школе» № 4.

3. И.К. Кикоин, А.К. Кикоин «Физика – 9». М: Просвещение 1994

4. А. Тренин, В.Никеров «Готовимся к экзамену по физике» М.: Рольф 1999

5. Н.И. Карякин и др. Краткий справочник по физике. М: «Высшая школа», 1994

6. Детская энциклопедия по физике. Москва, 2007

infourok.ru

Исследование факторов, влияющих на тормозной путь автомобиля

Краевая открытая научная конференция школьников

Ставропольского края

Секция: физика

Название работы: Исследование факторов, влияющих на тормозной путь автомобиля

Автор работы: Гончаров Антон Владимирович

Место выполнения работы: Кочубеевский р-н,

с. Кочубеевское,

МОУ СОШ №4,

7 класс

Научный руководитель: Крестелева

Елена Юрьевна,

учитель математики-физики

г. Ставрополь, 2015

СОДЕРЖАНИЕ

I. Введение. 3

II. Основная часть.

2.1. Тормозной путь автомобиля. 4

2.2. Проведение и результаты экспериментов. 4

2.3. Расчет тормозного пути по формуле. 6

III. Заключение. Выводы. 7

IV. Список использованной литературы. 8

ВВЕДЕНИЕ

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

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

Актуальность темы.

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

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

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

Задачи:

1. Изучить литературу по данному вопросу.

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

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

4. Сделать необходимые выводы.

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

1) Изучение теории тормозного пути;

2) Проведение эксперимента;

3) Выводы

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

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

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Тормозной путь автомобиля.

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

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

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

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

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

Величина тормозного пути зависит от многих факторов, а именно:

1- скорость движения

2- дорожное покрытие (погодные условия)

3 — состояние колес и тормозной системы

4 — способ торможения

Проведение и результаты экспериментов

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

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

Зависимость тормозного пути велосипеда от скорости движения и дорожного покрытия

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

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

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

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

Зависимость тормозного пути автомобиля от скорости движения и дорожного покрытия

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

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

Расчет тормозного пути по формуле

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

Основной тормозной путь автомобиля можно определить по формуле:

S = V²о/2gµ,

где:

S — тормозной путь в метрах;

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

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

µ — коэффициент сцепления шин с дорогой.

Коэффициент сцепления шин на различных дорожных покрытиях следующий:

асфальт (сухой) 0.7 — 0.8;

асфальт (мокрый) 0.4 — 0.5;

укатанный снег 0.25 – 0.35;

гололёд 0.1 – 0.2.

Чем хуже дорога, тем ниже будет коэффициент.

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

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

Результаты проведенных мною экспериментов полностью подтверждаются теорией.

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

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

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

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

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

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

ВЫВОДЫ.

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

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

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

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

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

ВОДИТЕЛЬ, ВНИМАНИЕ! ТОРМОЗИ ЗАРАНЕЕ!

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

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

kopilkaurokov.ru

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

Краевая открытая научная конференция школьников

Ставропольского края

Секция: физика

Название работы: Исследование факторов, влияющих на тормозной путь автомобиля

Автор работы: Гончаров Антон Владимирович

Место выполнения работы: Кочубеевский р-н,

с. Кочубеевское,

МОУ СОШ №4,

7 класс

Научный руководитель: Крестелева

Елена Юрьевна,

учитель математики-физики

г. Ставрополь, 2015

СОДЕРЖАНИЕ

I. Введение. 3

II. Основная часть.

2.1. Тормозной путь автомобиля. 4

2.2. Проведение и результаты экспериментов. 4

2.3. Расчет тормозного пути по формуле. 6

III. Заключение. Выводы. 7

IV. Список использованной литературы. 8

ВВЕДЕНИЕ

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

infourok.ru

Тормозной путь автомобиля

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

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

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

Тормозной путь автомобиля при скорости 60 км/ч

Деформация кузова при столкновении на скорости 60 км/ч

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

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

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

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

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

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

Формула для определения тормозного пути

Тормозной путь на сухом асфальте

Формула тормозного пути

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

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

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

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

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

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

Подставляем скорость движения транспортного средства в км/ч.

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

Тормозной путь на покрытии: снег, лед, мокрый асфальт

Автомобили BMW на испытаниях

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Как тормозить на мотоцикле?

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

Тормозной путь мотоциклов

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

Второй показатель – тормозной путь при торможении мотоцикла юзом.

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

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

tolmax.ru

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

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

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

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

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

Полный размер

Скриншот Grand Prix Circuit

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

www.drive2.ru