ВНИМАНИЕ! Если Вам ПО ТЕЛЕФОНУ предложили перевести деньги на КИВИ-КОШЕЛЁК, то это означает, что к нашим номерам подключились мошенники!!! Будьте внимательны!

Физика и автомобиль


Физика автомобиля | Автомобильный справочник

  Шумы в автомобиле, это один из серьезных раздражающих факторов в длительной поездке. Высокий уровень шумов негативно воздействует на водителя во время управления автомобилем. Это не просто раздражающий фактор. Шум и акустические эффекты являются причиной повышенной утомляемости водителя. Источники автомобильного шума […]

  Одной из важных характеристик современного автомобиля, является его аэродинамика. Если сказать точнее, коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля. Этот показатель влияет на динамические характеристики и экономичность машины. Вот о том, что же такое аэродинамика автомобиля, как она влияет на его скорость […]

  В конце 1970-х годов были разработаны международные стандартизованные методики испытаний. С одной стороны, они имеют це­лью как можно более объективно и последо­вательно описать поведение автомобиля; с другой стороны, они служат для определения характерных переменных величин, которые хорошо коррелируют с […]

  Мы уже поговорили о динамических характеристиках легкового автомобиля. А как ведет себя на дороге грузовой автомобиль? Ведь многоосной машине гораздо труднее справляться с действующими на нее нагрузками при различных режимах движения. Вот о том, что представляют специальные динамические характеристики […]

  На страницах этого справочник мы уже неоднократно упоминали о динамике поперечного перемещения автомобиля. От того, как автомобиль может сопротивляться поперечному перемещению, во многом зависит его поведение на дороге. В этой статье мы подробно поговорим, что представляет собой динамика поперечного […]

  Расход топлива автомобиля, а если сказать точнее, удельный расход топлива автомобиля, это количество израсходованного автомобилем топлива. Как правило, он приводится к пройденному расстоянию, но для специальной техники на автомобильной базе он может определяться как часовой расход топлива. В настоящее время расход […]

  Современные принципы организации дорожного движения все больше внимания уделяют конструкции автомобиля с точки зрения безопасности. При этом необходимо учитывать маневренность автомобиля, его габариты и устойчивость при движении в различных дорожных условиях. Обгон автомобиля является сложным и опасным маневром, вызванным […]

Сцепление шины с дорогой оказывает большое влияние на процессы движения и управляемости автомобиля. Автомобиль движется благодаря силе трения покоя в области контакта шины с дорожным полотном. Чем сильнее сцепление, тем лучше машина ведет себя на поворотах.     Коэффициент сцепления шин с […]

  Под динамикой автомобиля понимают его свойство перевозить грузы и пассажиров с максимально возможной средней скоростью при заданных дорожных условиях. Чем лучше динамика автомобиля, тем выше его производительность. Кроме того, динамика автомобиля в полной мере определяет безопасность его эксплуатации. Динамика автомобиля зависит […]

Современный автомобиль очень сильно отличается от тех машин, которые можно было встретить на дорогах еще 10 лет назад. Появление электромобилей и гибридов, современный дизайн и эргономика делают поездки еще более комфортабельными и интересными. Вот о том, каков он, современный автомобиль, […]

press.ocenin.ru

Физика и автомобили

ФизикаФизика – это очень полезная для жизни наука, каждый из нас каждый день сталкивается с физическими явлениями. Само наше нахождение на планете Земля обеспечивается одним из физических законов – силой тяготения. Этот закон гласит, что если два тела имеют какую-либо массу, то они должны взаимодействовать между собой, а именно притягиваться. Однако, люди же не слипаются из-за этой силы взаимодействия. Дело тут в том, что массы людей очень малы, от того и взаимодействие каждого из вас с окружающими людьми настолько мало, что мы его даже не замечаем. Но если вспомнить массу планеты Земля, представить во сколько раз она больше массы любого человека, то становится более менее понятно, почему притяжение к Земле намного сильнее, чем взаимодействие людей.Также, очень часто в своей жизни, практически каждую секунду мы сталкиваемся с таким физическим процессом как теплообмен. Каждое мгновение мы отдаем свое тепло, если на улице или в помещении холодно, или же поглощаем это тепло, если в месте, где мы находимся очень жарко. Но температура нашего тела ведь постоянна, скажите вы. Да, она постоянно, физику здесь уже не причем. Это читая биология, а именно такое свойство нашего организма как гамеостаз – поддержание постоянства внутренней среды организма. То есть наше тело само следит, чтобы внутри него была постоянная температура, если она повышается, человек потеет, если понижается, в мозг поступает соответствующий сигнал, и мы начинаем придумывать, как можно согреться прямо сейчас. Еще один физический закон, от которого зависит жизнь людей – это второй закон Ньютона. Простыми словами, он говорит о том, что всякое ускоряющееся тело обладает силой, точнее сказать, эта сила и придает телу ускорение. Это значит, что просто так заставить двигаться тело у нас не получится. При движении пешком человек затрачивает свою внутреннюю энергию, которую получат в процессе пищеварения. Когда мы едем на машине, мы используем энергию горения и взрывов, которые происходят в двигателе во время его работы.С движением связан и еще один физический процесс – инерция. Именно из-за инерции происходят все аварии, падения и прочие неудачи людей.Почему? Да потому что именно инерция не позволяет телам останавливаться мгновенно. Представьте, было бы круто, если по малейшему нажатию на педаль тормоза машина как вкопанная останавливалась бы, но при этом вы не вылетали в лобовое окно. Безопасность дорог увеличилась бы практически на 100%, но увы, это не возможно.

Изучайте физику, друзья, в жизни очень приготится.

gfom.ru

Физика автомобилей - презентация, доклад, проект

Слайд 1Описание слайда:

Презентация на тему: «Физика автомобилей» Выполнил: учащийся группы АС-02, профессия «Автомеханик». Матвеев Юрий. Преподаватель: Заварыкина В.И.

Слайд 2Описание слайда:

Основы физики движения автомобиля. Никакая электроника не в состоянии изменить законы физики, она помогает лишь до определенных пределов

Слайд 3Описание слайда:

Центробежная сила Всем нам хорошо известна карусель, где сиденья подвешены на цепях. При вращении эти сиденья стремятся уйти на своей гибкой подвеске по направлению от центра вращения, образуя угол вплоть до девяноста градусов по отношению к вертикали. Заставляет их это делать центробежная сила. Точно так же и на автомобиль, движущийся по окружности, воздействует центробежная сила, стремящаяся вытолкнуть его наружу поворота (рис. 3). При этом следует учитывать, что центробежная сила тем больше, чем больше масса машины и ее скорость. Но здесь есть одно “но”. Увеличивая скорость движения по окружности или в повороте в два раза, вы увеличиваете центробежную силу в четыре раза. Это надо знать и снижать скорость, входя в поворот. Если силовое замыкание между колесами машины и дорогой недостаточно, то автомобиль как раз благодаря воздействию на него центробежной силы в повороте может уйти в занос (неуправляемое скольжение передних или задних колес в зависимости от привода автомобиля — переднего или заднего). Чревато заносом в повороте и резкое, неграмотное управление тормозными механизмами, газом и рулем. Это надо учитывать перед вхождением в поворот и ни в коем случае не тормозить резко на дуге, не прибавлять резко газ и не уменьшать по возможности радиус поворота. Все это может делать, да и то с оговорками, только специально подготовленный водитель, прошедший курс экстремального вождения и знающий правила прохождения поворотов в управляемом заносе, или автогонщик, но ни в коем случае не новичок за рулем. Поэтому в каждой поездке водитель просто обязан “прочитывать” дорогу, то есть учитывать силовое замыкание (сухо, снег, лед, вода и так далее) и грамотно выбирать скорость в поворотах или при перестроениях.

Слайд 4Описание слайда:

Выезжая на дорогу, совсем не надо быть ученым-физиком, но разбираться в основах каждый человек, решивший сесть за руль автомобиля, должен.

Слайд 5Описание слайда:

Силовое замыкание. Под силовым замыканием между автомобилем и дорогой понимается трение сцепления между рабочей поверхностью шины и поверхностью дорожного полотна. Чем оно больше, тем лучше для безопасного управления автомобилем. Зависит оно от силы, с которой колесо прижимается к дорожному полотну, и шероховатости (или скользкости) самого дорожного полотна, определяющих коэффициент трения.

Слайд 6Описание слайда:

Силы, оказывающие воздействие на колесо. На автомобиль могут одновременно действовать силы как в продольном направлении (тормозная и движущая силы), так и в поперечном (центробежная сила), и происходит это в поворотах или при круговом движении.

Слайд 7Описание слайда:

Опрокидывающий момент. Та же центробежная сила может вызывать и опрокидывающий момент. Чем выше центр тяжести автомобиля, тем более высоким оказывается опрокидывающий момент. Это надо учитывать при загрузке машины и более тяжелые предметы стараться размещать как можно ниже. Если же необходимо перевезти тяжелый габаритный груз на крыше автомобиля, надо серьезно отнестись к выбору скоростного режима в поездке. И не только центробежная сила может вызвать критический опрокидывающий момент, но и движение поперек крутого косогора. А потому, прежде чем пытаться проехать такой косогор, оцените его крутизну — может, лучше следует отказаться от попытки. Вот, собственно, в кратком изложении и вся физика движения автомобиля. А вообще-то надо регулярно освобождать автомобиль от ненужного хлама, снижая тем самым его вес, быть осторожным при выборе скоростного режима, стараться не перевозить тяжелые вещи на крыше, регулярно проверять давление в шинах и правильно “читать” дорогу. Следование этим простым советам снижает риск возникновения заносов и опрокидывания.

Слайд 8Описание слайда:

Вот, собственно, в кратком изложении и вся физика движения автомобиля. А вообще-то надо регулярно освобождать автомобиль от ненужного хлама, снижая тем самым его вес, быть осторожным при выборе скоростного режима, стараться не перевозить тяжелые вещи на крыше, регулярно проверять давление в шинах и правильно “читать” дорогу. Следование этим простым советам снижает риск возникновения заносов и опрокидывания.

presentacii.ru

Презентация на тему: Физика автомобилей

Описание слайда:

Презентация на тему:«Физика автомобилей» Выполнил: учащийся группы АС-02, профессия «Автомеханик».Матвеев Юрий. Преподаватель:Заварыкина В.И.

Описание слайда:

Основы физики движения автомобиля. Никакая электроника не в состоянии изменить законы физики, она помогает лишь до определенных пределовВот почему надо знать основы физики движения. Они помогают лучше понять процесс вождения и причины возникновения критических ситуаций

Описание слайда:

Центробежная силаВсем нам хорошо известна карусель, где сиденья подвешены на цепях. При вращении эти сиденья стремятся уйти на своей гибкой подвеске по направлению от центра вращения, образуя угол вплоть до девяноста градусов по отношению к вертикали. Заставляет их это делать центробежная сила. Точно так же и на автомобиль, движущийся по окружности, воздействует центробежная сила, стремящаяся вытолкнуть его наружу поворота (рис. 3). При этом следует учитывать, что центробежная сила тем больше, чем больше масса машины и ее скорость. Но здесь есть одно “но”. Увеличивая скорость движения по окружности или в повороте в два раза, вы увеличиваете центробежную силу в четыре раза. Это надо знать и снижать скорость, входя в поворот. Если силовое замыкание между колесами машины и дорогой недостаточно, то автомобиль как раз благодаря воздействию на него центробежной силы в повороте может уйти в занос (неуправляемое скольжение передних или задних колес в зависимости от привода автомобиля — переднего или заднего). Чревато заносом в повороте и резкое, неграмотное управление тормозными механизмами, газом и рулем. Это надо учитывать перед вхождением в поворот и ни в коем случае не тормозить резко на дуге, не прибавлять резко газ и не уменьшать по возможности радиус поворота. Все это может делать, да и то с оговорками, только специально подготовленный водитель, прошедший курс экстремального вождения и знающий правила прохождения поворотов в управляемом заносе, или автогонщик, но ни в коем случае не новичок за рулем. Поэтому в каждой поездке водитель просто обязан “прочитывать” дорогу, то есть учитывать силовое замыкание (сухо, снег, лед, вода и так далее) и грамотно выбирать скорость в поворотах или при перестроениях.

Описание слайда:

Выезжая на дорогу, совсем не надо быть ученым-физиком, но разбираться в основах каждый человек, решивший сесть за руль автомобиля, должен.

Описание слайда:

Силовое замыкание.Под силовым замыканием между автомобилем и дорогой понимается трение сцепления между рабочей поверхностью шины и поверхностью дорожного полотна. Чем оно больше, тем лучше для безопасного управления автомобилем. Зависит оно от силы, с которой колесо прижимается к дорожному полотну, и шероховатости (или скользкости) самого дорожного полотна, определяющих коэффициент трения.

Описание слайда:

Силы, оказывающиевоздействие на колесо.На автомобиль могут одновременно действовать силы как в продольном направлении (тормозная и движущая силы), так и в поперечном (центробежная сила), и происходит это в поворотах или при круговом движении.

Описание слайда:

Опрокидывающий момент.Та же центробежная сила может вызывать и опрокидывающий момент. Чем выше центр тяжести автомобиля, тем более высоким оказывается опрокидывающий момент. Это надо учитывать при загрузке машины и более тяжелые предметы стараться размещать как можно ниже. Если же необходимо перевезти тяжелый габаритный груз на крыше автомобиля, надо серьезно отнестись к выбору скоростного режима в поездке. И не только центробежная сила может вызвать критический опрокидывающий момент, но и движение поперек крутого косогора. А потому, прежде чем пытаться проехать такой косогор, оцените его крутизну — может, лучше следует отказаться от попытки. Вот, собственно, в кратком изложении и вся физика движения автомобиля. А вообще-то надо регулярно освобождать автомобиль от ненужного хлама, снижая тем самым его вес, быть осторожным при выборе скоростного режима, стараться не перевозить тяжелые вещи на крыше, регулярно проверять давление в шинах и правильно “читать” дорогу. Следование этим простым советам снижает риск возникновения заносов и опрокидывания.

Описание слайда:

Вот, собственно, в кратком изложении и вся физика движения автомобиля. А вообще-то надо регулярно освобождать автомобиль от ненужного хлама, снижая тем самым его вес, быть осторожным при выборе скоростного режима, стараться не перевозить тяжелые вещи на крыше, регулярно проверять давление в шинах и правильно “читать” дорогу. Следование этим простым советам снижает риск возникновения заносов и опрокидывания.

ppt4web.ru

Физика в профессии автомеханика»

1.

2. «Физика в профессии автомеханика»

2.Введение.

Одна из самых нужных профессий современности - профессия автомеханик.

Автомобильный транспорт играет важную роль в обеспечении пассажирских и грузовых перевозок. Автомобильный парк мира с каждым годом все расширяется, а автомеханик для машины - как врач для человека: он и лечит и профилактику проводит. Да и в ДТП одна из причин - это всего неисправность машины.

Профессия автослесаря тесно связана с предметом физики: начиная от физических принципов устройства автомобиля и заканчивая технологическими процессами и инструментами.

3. Требования к профессии.

1.Автомеханик должен знать:

1) Устройство всех видов автомобилей (от грузовых до легковых, от отечественных до иномарок)

2) Назначение и работу всех узлов и деталей машин

3) Способы креплений и соединений агрегатов

4) Свойства используемых материалов (масел, присадок, герметиков, проникающих жидкостей)

5) Правила охраны труда

6) Основы механики, термодинамики, теплотехники.

4. Физика в устройстве автомобиля

Автомобиль буквально нашпигован достижениями физики:

Например, работа двигателя осуществляется благодаря закону термодинамики: газ, полученный при сгорании топлива, расширяясь, двигает поршень.

В карбюраторе создается смесь топлива с воздухом, но для его воспламенения нужна отлаженная система зажигания: свечи для создания искры при разряде, индукционные катушки зажигания, стартер, аккумулятор, создающий электродвижущую силу за счет разделения зарядов химическим путем, и генератор, в роторе которого при вращении его в магнитном поле, вырабатывается индукционный ток.

5 -6. Генератор и система электрооборудования автомобиля – сложная электрическая цепь - питает лампы освещения, фары, поворотники, стоп - сигнал, электромагнитные реле включения, электродвигатели стеклоочистителей и насосов, вентиляторов, измерительные приборы, действующие также на явлении электромагнитной индукции (спидометр, тахометр), различные датчики (давления, температуры) для нормальной работы двигателя, обогреватели, звуковой сигнал, автомагнитолу. А в современных авто еще и автоматы управления работой систем, регулировки климата, кондиционеры, противоугонные системы сигнализации и т. д.

В работе всех частей машин можно найти проявление механики: протекторы колес для усиления трения дополняют шипами; амортизаторы пружинные и гидравлические и рессоры упруго смягчают толчки; преобразование поступательного движения поршня во вращательное производится с помощью коленчатого вала; изменение скоростного режима осуществляется в коробке передач изменением частоты вращения за счет различного числа зубьев взаимодействующих шестерен (передаточного числа); легкость управления работой агрегатов зависит от работы большого количества рычагов и тяг; гидравлические и пневматические тормоза не подводят даже при аварийном торможении. Использование газовых и жидкостных трубопроводов и насосов предполагает знание закона Бернулли.

7. Профессиональный автомеханик высокой квалификации должен уметь:

1) Диагностировать состояние автомобиля и выявлять неисправности

2) Разбирать и собирать агрегаты, осуществлять их ремонт

3) Заменять детали, прочищать, и даже восстанавливать их.

4) Осуществлять профилактический осмотр, замену масла в двигателе, мостах, коробке передач во

избежание разрушения деталей при трении, тормозной жидкости в тормозной системе,

электролита в аккумуляторе.

5) Восстанавливать форму кузова после аварии, осуществлять антикоррозийную обработку и

покраску.

8-9. Восстановление деталей - физические принципы.

Заменить неисправную деталь на новую - дело нехитрое при знании видов крепежей, последовательности сборки и умении пользоваться инструментами. Иногда же нужной запчасти может не оказаться в наличии или она дорогая (например, кузов). При незначительных повреждениях деталь можно восстановить.

Способы восстановления тоже пришли из физики:

1)Механическим воздействием: клепка, правка давлением, гибка, растяжение основаны на пластических свойствах металлов, нарезание резьбы, рубка возможны при воздействии большого давления режущим инструментом, шлифовка и рихтовка трением устраняет неровности и зазубрины.

2) Термические способы: пайка (ускорение процесса диффузии нагреванием и плавлением вещества-связки); сварка соединяет две отъединившиеся части детали; наплавка устраняет трещины, отколы, износ (например, зубья шестерней восстанавливают наплавкой хромом);

3)Электролитический способ устраняет износ посадочных отверстий для подшипников покрытием их в электролитической ванне с двумя электродами хромом или никелем.

4)Электроконтактное напекание порошков и напыление может увеличить диаметр вращающихся осей и валов.

5)Клеевой - используется при соединении тонких деталей и покрытий.

10 -11. Инструменты автомеханика

Для выполнения различных операций работники автосервиса применяют специальный инструмент, работа которого также основана на физических принципах:

А)Ручной инструмент:

1)Ключи, кусачки и пассатижи - это те же рычаги;

2)Отвертки- используют вращательный момент;

3) Молотки - оказывают давление своим весом;

4) Зубила, выколотки действуют по закону инерции;

5) Напильники для расточки работают на трении;

6) Металлорежущий: сверла, развертки, метчики, зенкеры должны быть заточены под определенным углом, чтобы уменьшить разрушение самого инструмента при взаимодействии с металлом.

Б) Электромеханический инструмент:

Дрель, гайковерт, дисковая электропила, шлифовальная машинка имеют мощный электродвигатель на 220 вольт, совершающий 6оборотов в минуту.

В) Инструмент термического действия:

1) паяльник (его жало нагревается под действием переменного тока до температуры 300 градусов).

2)Сварочный аппарат (электродная сварка, создающая электродуговой разряд между электродами, используется для высокоуглеродистых и термически обработанных сталей, при сварке алюминия его предварительно подогревают до 200 , газовая - при небольшом избытке кислорода способствует соединению латунных деталей)

12 -15. Г) Диагностический и контрольно - измерительный инструмент:

1) Стетоскоп для прослушивания двигателя (вообще по звуку можно определить неисправности в работе цилиндров: троение, недостаток масла, повреждение поршня; и в системе зажигания.)

2) Измерительные приборы: штангенциркули, микрометры определяют соответствие зазоров норме, манометр измеряет давление в камерах колес или выявляет плохую работу топливного насоса, ареометр - определяет плотность электролита.

3) Стенд компьютерной диагностики двигателя

4) Стенд регулировки «развал - схождение» колес

5) Электрические тестеры, зонды для обследования состояния электрического оборудования

6) Стробоскопы - оптические приборы для диагностики системы зажигания, которые дают вспышки согласованно с вращением, освещая определенные метки на шкиве коленчатого вала.

16 -17. Д) Автоматический и станковый вспомогательный

1) Шиномонтажные станки и стенды балансировки колес при их раскрутке выдают информацию об уклоне.

2) Сушильная камера обеспечивает термический климат для равномерного и быстрого высыхания краски

3) Подъемники гидро-, пневмо - и рычажные способствуют удобству при работе со стороны дна.

18. Правила охраны труда.

При работе в автомастерской следует неукоснительно выполнять правила техники безопасности.

А) Соблюдать электробезопасность.

При работе с оборудованием 220-380 Вольт применять резиновые перчатки, коврик, следить за

исправностью изоляции, выдерживать в помещениях влажность не выше 60%.

Б) При сварочных и сверлильных работах защищать глаза от стружки и света щитком,

одевать рукавицы и спецодежду и по возможности респиратор

В) При работе с аккумулятором и паяльником иметь под рукой средства защиты от

воздействий кислот

Г) При работе с подъемниками и домкратами устанавливать страховочные козлы.

19. Автомеханик - профессия нужная! Автомеханику без знаний физики нельзя. Физика

играет главную роль в профессии автомеханика.

pandia.ru

7. ФИЗИКА ДВИЖЕНИЯ

Есть еще один важный аспект, заслуживающий внимания. Современные автомобили имеют такой высокий уровень комфорта, что обратная связь в них минимальна и сводится к нулю. Водитель словно погружается в виртуальное пространство: ветровое стекло превращается в экран компьютера, а руль становится джойстиком. Такие ощущения провоцирует сам автомобиль, уверенно, словно по рельсам, летящий по дороге, что кажется возможным пройти поворот любой крутизны на любой скорости. На самом деле это очень обманчивое ощущение. Рано или поздно в силу вступают законы физики, выталкивающие автомобиль в кювет или на полосу встречного движения.

Рассмотрим силы, действующие на автомобиль в такой ситуации.

Любое движущееся тело имеет свою массу. Для замедления или изменения направления движения этой массы к ней требуется приложить силу. Чем большего изменения в характере движения мы хотим от массы, тем большую силу требуется приложить.

Силы, действующие на движущийся автомобиль, проходят через три оси (рис. 2). Горизонтальная поперечная ось, та, по которой происходит перераспределение веса в повороте. В левом повороте автомобиль кренится направо, в правом – налево. Любой водитель и пассажир всегда ощущают эту силу во время поворота. Вес груженого автомобиля составляет как минимум одну тонну. Даже маленькая малолитражка с четырьмя пассажирами на борту будет весить именно столько. Автомобили среднего и представительского класса весят около двух тонн, а внедорожники легко тянут на три, три с половиной тонны. Этот вес покоится на четырех пружинах подвески. Понятно, что он будет неустойчив, обязательно «захочет» накрениться. Почему одна сторона кузова поднимается – движется вверх, в то время как противоположная опускается – движется вниз, понять крайне просто: кузов расположен на пружинах, которые могут сжиматься и разжиматься. Крен автомобиля в повороте – это естественное и понятное движение кузова автомобиля относительно колес. В результате перемещения веса в сторону внешних колес в повороте, на них начинает давить большая сила (рис. 3). Означает ли это, что их сцепление с покрытием дороги увеличивается? Конечно да! Но вес, давящий на внутренние колеса, уменьшился, так как часть его перешла на наружную сторону – произошло динамическое перемещение веса. Значит, сцепление внутреннего колеса с покрытием дороги уменьшилось. Крен автомобиля зависит от расположения его центра тяжести, ширины шин, жесткости амортизаторов и конструкции подвесок. Например, болиды «Формулы-1» практически не кренятся даже на огромных скоростях в поворотах. Они сконструированы специально для движения с огромной скоростью, и, хотя динамическое перемещение веса у них происходит точно так же, как и у обычного автомобиля, крен почти не виден. Это объясняется сверхкороткоходной подвеской, очень широкими колесами, жесткими пружинами и работой специальных приспособлений, которые называются стабилизаторами поперечной устойчивости (рис. 4). Из названия понятно, что они как раз и придуманы, чтобы не давать кузову крениться. Подобные приспособления имеются и на обычных городских автомобилях и внедорожниках, только они, конечно, не могут быть такими жесткими как на гоночных и спортивных машинах. Обычные машины должны быть комфортабельными, а это означает, что их пружины и стабилизаторы подбираются так, чтобы обеспечить мягкость хода на неровностях. Да и шины у них не такие широкие, и центр тяжести из-за большого дорожного просвета расположен значительно выше. Хотя уже появились и серийные машины, которые почти не кренятся в поворотах. Их амортизаторы оснащены специальной гидравлической системой, управляемой электроникой, которая дает команды поднимать внешнюю сторону кузова в поворотах. Идея сделать одну сторону автомобиля жестче, если поворачивать приходится все время в одну сторону, не нова. Именно так и поступают американские гоночные инженеры, готовящие свои болиды для гонок на овалах, например в Индианаполисе.

Рис. 2. ОСИ ВРАЩЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ:

А – горизонтальная,

Б – вертикальная,

В – продольная.

Рис. 3

Крен автомобиля в повороте – это естественное и понятное движение кузова автомобиля относительно колес.

Рис. 4. СХЕМАТИЧНЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ РАБОТЫ СТАБИЛИЗАТОРА

Стабилизаторы поперечной устойчивости не дают кузову автомобиля сильно крениться в повороте. П-образный металлический пруток работает на скручивание, сопротивляясь крену кузова в поворотах. На современных автомобилях имеются передний и задний стабилизаторы.

Теперь рассмотрим продольную ось (рис. 5). При резком старте капот автомобиля приподнимается. Это видит водитель со своего места, а на самом деле приподнимается вся передняя часть машины, передние пружины разгружаются, вес перемещается назад – задние пружины сжимаются. Вес автомобиля, естественно, остается неизменным, и мы говорим только о динамическом, кратковременном перемещении веса. Насколько сильно перемещается вес? Если вес автомобиля принять за 100 %, а ускорение за 0,5 G, что соответствует ускорению 18 км/ч, то задняя часть автомобиля станет на 15 % тяжелее. Немного? Да, но эффект от этого большой! На заднеприводных автомобилях он выражается в лучшем старте машины за счет большего давления на ведущие колеса, и, следовательно, улучшения их сцепления с дорогой. Значит ли это, что, если водитель прибавляет газ во второй половине поворота, за счет улучшающегося сцепления задних колес машина будет устойчивей? Разумеется, да (рис. 6). Но не надо забывать, что переднеприводник за счет разгрузки передних колес будет хуже стартовать, да и в повороте любое прибавление газа уменьшает сцепление его ведущих колес. При торможении (возьмем пример с замедлением в 9,81 м/с2) перемещение веса приобретает поистине драматический характер. Например, на переднеприводном автомобиле, где мотор с коробкой передач находится спереди (а это дополнительный вес на переднюю ось), при торможении задние колеса разгружаются настолько сильно, что малейший поворот руля вызывает их занос (рис. 7), так как в этот момент на задние шины давит всего 12 % от всего веса автомобиля. Если просто резко отпустить педаль газа, то вес также переместится вперед, разгружая задние колеса.

Рис. 5

При резком старте приподнимается вся передняя часть машины, передние пружины разгружаются, вес перемещается назад – задние пружины сжимаются.

Рис. 6. ДИНАМИЧЕСКОЕ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА ПРИ РАЗГОНЕ АВТОМОБИЛЯ

Во время ускорения вес перемещается назад и загружает заднюю часть автомобиля. Сцепление задних шин с покрытием дороги увеличивается. Автогонщики, зная об этом, умело используют загрузку задних колес для стабилизации автомобиля, чтобы нейтрализовать избыточную или недостаточную поворачиваемость.

Рис. 7. ДИНАМИЧЕСКОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ВЕСА ПРИ ТОРМОЖЕНИИ

Вес, действующий на переднюю часть автомобиля увеличивается, соответственно задок автомобиля разгружается. Гонщики используют этот эффект облегчения задней оси, чтобы искусственно вызвать занос автомобиля, помогающий пройти поворот на большой скорости.

Линия, проведенная через крышу до самой дороги через центр тяжести автомобиля, называется вертикальной осью. В момент заноса машина начинает вращаться вокруг этой вертикальной оси. Для большинства водителей такая ситуация часто оказывается полной неожиданностью (рис. 8).

Рис. 8. ВРАЩЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ

В момент заноса машина начинает вращаться вокруг этой вертикальной оси. Для большинства водителей такая ситуация часто оказывается полной неожиданностью.

Однажды мой приятель захотел прокатить меня с ветерком на своей новой машине, а заодно и удивить мастерством вождения на загородном шоссе. Он без промедления ринулся обгонять длинный хвост машин, да слишком поздно включил пониженную передачу, перешел с четвертой на третью. Это я подметил сразу. Но расстояние между машинами справа не позволило ему втиснуть машину, а мы неотвратимо приближались к крутому правому повороту впереди. Приятель решил, что успеет обогнать следующие две машины и юркнуть в то спасительное свободное место, что было перед ними. Почти успел, но его возвращение в правый ряд после обгона практически совпало с началом поворота. Он резко бросил газ, и, как только начал поворачивать руль, наш автомобиль поплыл задней осью в сторону. «Газу, газу», – закричал я. Мой приятель подчинился и поймал вышедшую из-под контроля машину. Если бы он начал тормозить в этот критический момент на входе в поворот, как поступают, увы, в любой аварийной ситуации большинство водителей (а среди них многие считают себя асами), шанс на выход из этой ситуации был бы сведен к нулю.

Какие силы действовали в этот момент на машину, и как удалось изменить их расстановку. Шины задней оси потеряли сцепление из-за резкого перемещения веса. Замедление было вызвано сбросом газа, вследствие чего произошло перемещение веса вперед. Поворот руля вызвал перемещение веса на внешние колеса. Это означает, что давление на определенные колеса изменилось, следовательно, изменилось и их сцепление с дорогой. В нашем случае перемещение веса шло одновременно в двух направлениях: продольном и поперечном. Идеальная ситуация, в результате которой автомобиль едва ли не всегда норовит выйти из-под контроля. Водитель хотел изменить направление, во что бы то ни стало заставить машину повернуть, в то время когда она опиралась практически всем своим весом на одно-единственное внешнее к повороту переднее колесо. А для замедления или изменения направления движения массы автомобиля к ней требуется приложить силу. Но площади контакта с дорогой одного-единственного колеса для того, чтобы эта сила подействовала, явно недостаточно. Что же произошло, когда водитель прибавил газ? Вес перераспределился назад, и задние колеса обрели сцепление (внешние больше, внутренние меньше), что и остановило начинающийся занос задней оси. Прибавляя газ, водитель чисто интуитивно немного повернул руль обратно – «распустил» машину, добавил нагрузки на внутренние к повороту колеса.

Гонщики в аналогичных ситуациях поступают точно так же. Они точно знают, как автомобиль будет реагировать на перемещение веса, а обычный водитель о перемещении веса часто не задумывается. А любое изменение направления или характера движения, будь то ускорение или замедление, поворот налево или направо, обязательно сопровождается перемещением веса, которое изменяет сцепление шин с дорогой. Конечно, автолюбителю не обязательно уметь филигранно направлять свой автомобиль в повороты с головокружительной скоростью, как делает автогонщик, умело использующий перемещение веса в свою пользу. Но знать элементарные законы физики, сопровождающие автомобиль в движении, он обязан.

Если предположить, что предстоит ездить по абсолютно гладкой поверхности, например как сукно бильярдного стола или поверхность ледяного катка, то о вертикальном перемещении веса автомобиля говорить не придется. На практике дорога – это волнистый асфальт, бугры, крутые подъемы и спуски, ямы и другие неровности.

Представим ситуацию: машина въехала с большой скоростью на бугор. Кузов устремляется вверх, подвеска разгружается, и в этот момент водитель решил изменить направление движения. Это ошибка. Именно в это мгновение контакт шин автомобиля с дорогой очень слабый. А буквально через секунду, когда кузов автомобиля опустится, шины вновь обретут сцепление, причем еще большее, чем до подскока. В этот момент машина чутко откликнется на поворот руля (рис. 9).

Рис. 9

Машина въехала с большой скоростью на бугор: кузов устремляется вверх, подвеска разгружается – в это мгновение контакт шин автомобиля с дорогой очень слабый или отсутствует вовсе.

Поведение автомобиля на буграх очень хорошо изучили раллисты. Они проносятся по ним с такой скоростью, что автомобиль взлетает высоко в воздух, и поэтому называются у них такие неровности не иначе как трамплины.

На поведение автомобиля в повороте, на его устойчивость оказывает влияние также и принцип конструкции автомобиля: передний, задний или полный привод, расположение двигателя. Важную роль играет и развесовка машины – в какой пропорции вес распределяется между передней и задней осью. Разумеется, автомобили с современными многорычажными подвесками охотнее исполняют волю водителя в поворотах, чем те, у которых подвески устаревшего образца. Но это чисто технические причины. Огромную роль играет и величина сил, действующих на машину в поворотах. Водители, не вникая в подробности, говорят в данном случае о том, как держат шины – хорошо или плохо? Влияет на устойчивость и дополнительный вес – едет ли водитель один или с пассажирами, есть ли тяжелый багаж, много ли топлива в баке. Ускорение в повороте, конструкция подвесок, давление в шинах, торможение – все это может самым непосредственным образом повлиять на то, какие шины – передние или задние – начнут терять сцепление первыми? Это очень важный вопрос.

Помните, что мы говорили про снос или занос? Если скользят передние шины, то это снос или недостаточная поворачиваемость. Если задние, то мы имеем дело с заносом, и это называется избыточной поворачиваемостью. Если скользят все четыре шины одновременно – это нейтральная поворачиваемость (рис. 10). Понятно, что последний вариант предпочтительнее, так как он не предусматривает вращение автомобиля вокруг вертикальной оси. Если автомобиль поворачивает в повороте, в то время когда водитель не крутит руль, то это и будет называться поворачиваемостью. Рассмотрим более подробно, что это такое.

Рис. 10. ЭТА СХЕМА НАГЛЯДНО ДЕМОНСТРИРУЕТ РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ ПОВОРАЧИВАЕМОСТИ:

1. Недостаточная поворачиваемость возникает, когда угол увода передних шин больше, чем у задних. Это снос передних колес, характеризующийся нежеланием автомобиля поворачивать. Траектория движения в повороте распрямляется.

2. Избыточная поворачиваемость возникает, когда угол увода задних шин больше, чем у передних. Это занос задних колес, когда машина поворачивает больше, чем того желает водитель.

3. При нейтральной поворачиваемости углы увода передних и задних шин – одинаковые.

Вначале небольшой экскурс в теорию движения автомобиля, вернее в тот подраздел, где рассматривается увод колес в повороте. Представим себе, что водитель повернул колеса в повороте на определенный угол. На маленькой скорости машина пошла по заданному радиусу. Если описать окружность, то она будет иметь определенный диаметр, независимо от того, сколько кругов по ней накатать (угол поворота колес остается неизменным). Начнем увеличивать скорость и увидим, что диаметр нашей окружности начал увеличиваться. Это увеличение вызывает увод шин, направление пятна контакта с покрытием площадки начало смещаться относительно диска колеса. Теоретическое направление качения шины стало отличаться от реального, заданного определенным поворотом руля. Простыми словами, направление шины стало отличаться от направления диска колеса (рис. 11). Именно этот угол, определяющий разницу теоретического и реального направления шины, и показывает величину увода, который привел к увеличению радиуса нашей окружности. Поедем еще быстрее. В какой-то момент сцепление шин достигнет критического значения, и они начнут скользить. Одновременно все четыре? Это не худший вариант, так как в этом случае скольжение просто еще больше увеличит диаметр окружности, но не вызовет вращение автомобиля вокруг вертикальной оси. Такое поведение автомобиля в момент потери сцепления и скольжения всех четырех шин и называют нейтральной поворачиваемостью. Ее характеризует то, что все четыре колеса имеют одинаковый угол увода. Именно так стараются настроить свои болиды автогонщики, что позволяет им полностью контролировать их поведение на больших скоростях в поворотах.

Рис. 11. УГОЛ УВОДА ШИНЫ

А – прямо

Б – направление движения

В – направление управляемого колеса

При увеличении скорости в повороте наступает момент, когда направление, куда смотрит шина, несколько отличается от того, куда в действительности сориентирован обод колеса. Угол между направлением качения шины и плоскостью вращения колеса называется углом увода.

На практике часто бывает по-другому: то передние колеса начнут скользить первыми, то задние. В первом случае угол увода передних колес будет больше, чем у задних. Машина перестанет слушаться повернутых передних колес и будет стремиться уйти от окружности по касательной. Это типичный пример сноса передней оси, а поведение автомобиля в такой ситуации называется недостаточной поворачиваемостью.

Если первыми сорвутся в скольжение задние колеса, это вызовет избыточную поворачиваемость, которую характеризует больший угол увода задних колес. Это классический пример заноса, когда задок машины норовит обогнать передние колеса, разворачивая ее носом к вершине поворота.

Смоделировать различные проявления поворачиваемости можно на площадке на одном и том же автомобиле. Для этого перед началом движения по окружности надо сначала спустить наполовину давление в передних шинах, чтобы они быстрее потеряли сцепление и начался снос передка. Затем восстановить давление в передних шинах и спустить наполовину в задних, что вызовет занос.

Зачем это знать обычному водителю? Любой автомобиль с нормальной загрузкой и средним сцеплением шин будет запрограммирован на определенное поведение в критической ситуации в повороте. Предположим, если речь идет о переднем приводе – проявится недостаточная поворачиваемость. Тот же самый автомобиль, но уже при других условиях, например, с полной загрузкой и на скользком покрытии при превышении критичной скорости, продемонстрирует избыточную поворачивае-мость, характерную для заднего привода. Главное понять, что водителя, который не знает, как поведет себя автомобиль в критической ситуации, какие ответные действия помогут ему не потерять контроль над ситуацией, нельзя назвать безопасным. Водитель обязан точно знать, что может случиться на дороге и как с этим бороться.

Конструкторы стараются придать своим творениям нейтральные качества в критических ситуациях. Именно это имеют в виду журналисты, описывая норов автомобильной новинки, сообщая читателю: «Управляемость выше всяких похвал». Но не все производители «вживляют» в свою продукцию характер нейтральной поворачиваемости, как например, спортивные модели БМВ и «порше».

Как застраховаться от неумелых действий водителей за рулем мощного и быстроходного автомобиля? Скорее всего, это будет выглядеть таким образом: влетая в поворот с завышенной скоростью, неопытный водитель испугается, резко бросит педаль газа и еще круче повернет руль, что вызовет занос задка. Именно поэтому инженеры стараются придать спортивным автомобилям склонность к недостаточной поворачиваемости, по крайней мере в первый момент скольжения шин. Такой характер поведения автомобиля будет несколько противостоять склонности к заносу задней оси в данных условиях. Но в целом заднеприводные автомобили сохраняют нейтральную поворачиваемость в начале скольжения, что в предельных режимах все равно выльется в избыточную поворачиваемость или занос. Точно так же переднеприводные автомобили могут сначала в скольжении демонстрировать нейтральное поведение, но более глубокое скольжение все-таки закончится ярким проявлением недостаточной поворачиваемости или сносом (рис. 12).

Рис. 12

Движение по окружности – лакмусовая бумажка для проявления индивидуальных характеров машин с разными типами приводов. Задний привод тяготеет к избыточной поворачиваемости, передний – к недостаточной.

Нейтральная поворачиваемость характеризует машины с полным приводом.

Как и где проверить характер вашего автомобиля, его склонность к сносу и заносу? Для этого требуется площадка без ограждений, на которой можно безопасно выписывать окружность как минимум 30 м в диаметре. Чтобы быстро ехать на гоночной машине, гонщик обязательно проверяет поведение своей машины на тренировках. Он может, применяя те или иные приемы пилотирования, влиять на поведение машины или изменить настройки подвесок, чтобы добиться желаемой управляемости. Почему же подавляющее большинство водителей не желают проверить, как поведут себя их автомобили в критической ситуации?

Но главные проблемы начинаются, когда на автомобиль действуют сразу несколько сил. Например: автомобиль тормозит, потом поворачивает, причем вершина поворота находится на холме. Значит, на шины действуют силы отрицательного продольного ускорения, то есть торможения, бокового ускорения в повороте, да еще и вертикального, так как машину подбросило вверх. Причем не строго по указанным векторам, а во всех направлениях. Силы, действующие на шину в повороте, можно представить графически.

Но сначала, чтобы было понятнее, рассмотрим такую ситуацию: хозяйка налила вам в тарелку борщ, и вам следует проследовать с тарелкой в столовую. «Хорошо, что еще не до краев налила!» – бормочете вы и внимательно смотрите на тарелку, чтобы не пролить суп. А он так и норовит пролиться через край по направлению вперед и влево. Стоп! Почему вперед и влево? Да потому что вы только что затормозили в конце коридора и повернули вправо. Точно так же запас сцепления шин устремляется вперед и вправо при торможении и повороте влево на нашем графическом изображении. Посмотрите, как только вы снова пошли, суп устремился назад, точно так же как у автомобиля, трогающегося с места, загружается задняя ось, из-за чего сцепление задних шин возрастает.

Первым предложил использовать окружность для графического изображения работы шины в повороте профессор Вунибальд Камм (1893–1966), работавший в техническом университете в городе Штутгарт, в Германии. Вероятно, прежде чем господин Камм пришел к выводу, что можно графически изобразить запас сцепления шины в повороте, он так же покружил с тарелкой супа в руках. Только это был не борщ, а немецкий айнтопф, но на результаты эксперимента это не повлияло.

Итак, силы, действующие на шину в повороте, можно изобразить векторами. Эта сила может быть большой, средней или нулевой. Измерять ее нет никакой необходимости, для нашего графика это неважно (рис. 13). Важно только что длина стрелки изображает – максимум, половина стрелки – середину максимума и ноль – ничего. Направление стрелки возможно в любую сторону, поэтому обведем вокруг окружность. Расстояние от центра до окружности изображает в данном случае максимальное боковое или продольное ускорение. Что происходит на линии окружности? Это и есть зона турбулентности, здесь силы сцепления иссякают и уступают место силам скольжения. В этой зоне достигается максимальное сцепление шины с дорожным покрытием, шины находятся в состоянии контролируемой нестабильности. Окружность профессора Камма наглядно показывает, что тормозить и разгоняться в повороте можно, важно только правильно распределить соотношение сил продольных и поперечных ускорений. Конечно, на практике все намного сложнее, но это помогает понять принцип работы шины в повороте. Скажу по секрету, что благодаря этой теории и была изобретена антиблокировочная система тормозов.

Рис. 13

График показывает, что в данном повороте при боковых ускорениях «В», мы можем тормозить настолько интенсивно «Б», чтобы результирующий вектор «Б» был не больше, чем окружность, определяющая предел сцепления шин.

На границе окружности шина теряет сцепление и автомобиль становится неуправляемым.

Поверхность полусферы профессора Камма (рис. 14) показывает вертикальное ускорение. Мы говорили о том, что вершина поворота может находиться на холме или на изломе. В этот момент машина станет легче, а вектор устремится в направлении поверхности полусферы, снижая сцепление шины с покрытием дороги. В этот момент способность шины поворачивать, разгоняться или тормозить сильно ограничена. За разгрузкой подвески последует ее сжатие, и неизбежно возникнет прижимная сила – вес машины увеличится, сцепление шин улучшится. Графически это показывается увеличением окружности, отодвигающей зону начала скольжения. Это самый подходящий момент, чтобы тормозить или поворачивать.

Рис. 14

При проезде бугра автомобиль становится легче, и его возможности тормозить и поворачивать снижаются.

При проезде впадины – наоборот, окружность полусферы становится больше, значит, сцепление шин увеличивается под воздействием дополнительной нагрузки.

Подведем итог и суммируем вышесказанное. Управление автомобилем в движении создает силы, действующие на машину. Водитель может эти силы в процессе «борьбы» с дорогой и машиной увеличивать или уменьшать, но они все равно будут подчиняться законам физики. Грамотное управление автомобилем состоит в умении водителя понимать и не нарушать эти законы, а умело их использовать. Быстро, но безопасно ехать на автомобиле – значит умело балансировать на границе окружности профессора Камма (рис. 15). А в балансе главное чувствовать перемещение веса и не перебарщивать с ним. Иначе ваш борщ выплеснется из тарелки!

Рис. 15

Быстро, но безопасно ехать на автомобиле – значит умело балансировать на границе окружности. А в балансе главное чувствовать перемещение веса.

www.plam.ru

Законы физики в автомобиле | Автомобильный справочник

  Электрохимия рассматривает системы и межфазные границы при протекании через них электрического тока. Она исследует процессы в проводниках, на электродах (из металлов или полупроводников, включая графит) и в ионных проводниках (электролитах). Электрохимия рассматривает процессы окисления и восстановления, протекающие на электродах, […]

  Монолитная интегральная схема, это микросхема, в которой схемные элементы: диоды, транзисторы, резисторы, конденсаторы и соединения, образованы в массе на поверхности полупроводникового материала, легированного кремния, и поэтому неразъемно связаны. Монолитная интегральная схема может быть цифровой, линейной (аналоговой) либо цифро–аналоговой. Вот […]

  Название «операционный усилитель» (ОРА), происходящее из области аналоговой вычис­лительной техники, обозначает (почти) иде­альный усилитель. Благодаря своим свой­ствам операционные усилители в основном применялись в аналоговых компьютерах для решения нелинейных дифференциальных уравнений в качестве сумматоров, интегра­торов и дифференциаторов. В дальнейшем быстрое […]

  Использование одного или нескольких p-n-переходов в одном кристалле полупро­водника позволяет создавать недорогие, надежные и компактные полупроводниковые приборы. Вот о том, какие полупроводниковые приборы получаются при использовании p-n-переходов, мы и поговорим в этой статье.     Один p-n-переход образует диод, […]

  Тенденции развития автомобильного транспорта, применение современных двигателей, выполняемых на основе принципиально новых конструктивных решений и материалов, выдвигают требования работы электронных устройств в расширенных температурных диапазонах и меньших по объему пространствах. Поиск альтернативных методов получения энергии и развития беспроводных коммуникационных […]

  В месте соединения двух разных материалов вследствие нагревания указанной области появляется разница потенциалов. Данный эффект образуется вследствие появления электрической движущей силы в замкнутом контуре, выполненном из разных материалов. Такое различие температур вызывается появлением термо-ЭДС. А уже следствием термо-ЭДС в […]

  Известно, что в твердой, жидкой или газообразной среде, обладающей упругостью, под действием внешних сил возникают колебательные движения, в результате которых происходит распространение волн. Колебания, это повторяющиеся изменения значения величины относительно некоторого среднего значения. Распространение колебаний в какой-либо среде и […]

  Магнитное поле образуется движущимися элек­трическими зарядами, токонесущими проводни­ками, намагниченными телами или переменным электрическим полем. Магнитное поле проявля­ется в его действии на движущийся электрический заряд (сила Лоренца) или в образовании магнит­ных диполей (одноименные полюса отталкива­ются, разноименные полюса притягиваются). Вот о […]

  В электротехнике рассматриваются электромагнитные поля и их действие. Эти поля вы­зываются электрическими зарядами (в каждом случае состоящими из множества элементар­ных электрических зарядов). В физике, при рассмотрении совокупности электрического и магнитного полей, не установлено, что яв­ляется причиной, а что следствием. […]

  Термодинамика исследует явления, обусловленные совокупным действием огромного числа непрерывно движущихся частиц. Несмотря на то, что каждая из этих частиц движется по законам механики, их совокупное движение представляет собой качественно новый вид движения – тепловое движение. Если сказать проще, то […]

press.ocenin.ru


Смотрите также