Как зависит центробежная сила от скорости движения автомобиля

Содержание

На вираже дороги
Центробежная сила
Центр тяжести
Центробежная сила и смещение на повороте
Центробежная сила и смещение на повороте
zapspb.ru
Техника поворотов. Комментарии
Центробежная сила
Центр тяжести

На вираже дороги

При движении на автомобиль действуют всевозможные силы, различные по величине и направлению – сила тяжести и сила реакции грунта, сила тяги и сопротивления качению колес, сила инерции, сила сопротивления воздуха и т.д.

На вираже дороги к существующим силам добавляется еще и центробежная сила. Именно она заставляет машины опрокидываться и «вылетать» на обочину.

Центробежная сила

Если взять теннисный мячик, привязать к нему резинку и раскручивать над головой, то по мере увеличения скорости вращения резинка будет растягиваться все больше и больше. Это работает центробежная сила. Она стремится порвать резинку и отбросить мячик подальше от Вас (от центра поворота).

С автомобилем происходит то же самое. Центробежная сила на вираже дороги пытается «отбросить» автомобиль от центра поворота на обочину. И зачастую это ей удается!

К счастью, вестибулярный аппарат человека прекрасно воспринимает радиальные ускорения. Прислушиваясь к своим ощущениям, водитель в состоянии определить критическую скорость движения на повороте, превышение которой может привести к боковому скольжению или опрокидыванию автомобиля.

Вместе с тем, Вы должны знать и учитывать то, что центробежная сила находится в квадратичной зависимости от скорости движения! Увеличение скорости в 2 раза приводит к увеличению центробежной силы в 4 раза!

Следовательно, если Вы хотите существенно уменьшить центробежную силу, то во время прохождения поворота Вам следует хотя бы немного снизить скорость движения. И наоборот, чтобы перевернуться, достаточно лишь немного прибавить «газу», и центробежная сила быстро вырастает до той величины, которая позволяет ей «выбросить» машину на обочину.

Экспериментируя с критической скоростью на вираже дороги, нельзя забывать о траектории движения. Выбирать траекторию прохождения поворота следует с учетом возможного смещения, то есть немного ближе к центру поворота, чтобы у Вас оставался некоторый запас расстояния до обочины (рис. 61). Если центробежная сила достигнет опасной величины и Вам не захочется переворачиваться, то Вы всегда сможете ослабить эту силу, сместившись чуть дальше от центра поворота.

Рис. 61. Смещение автомобиля на повороте

Центр тяжести

Как Вы думаете, какой автомобиль будет более устойчивым против опрокидывания на повороте – груженый или порожний?

Сомневаетесь в ответе? Тогда представьте себе такую картину. В крутой поворот на большой скорости входят две машины – одна с огромным холодильником на крыше (рис. 62 б), другая вообще без верхнего багажника (рис. 62 а). В какой машине Вам будет легче перевернуться?

Правильно, в той, что с холодильником. Вот видите, даже не находясь за рулем, Вы уже можете находить правильные решения. Для этого надо лишь представить себе ситуацию и прислушаться к своим ощущениям.

Рис. 62. Центр тяжести легкового автомобиля: а) без груза; б) с грузом

А как доказать, что груженый автомобиль менее устойчив против опрокидывания по сравнению с порожним?

Да очень просто. Центробежная сила всегда имеет точку приложения, и точкой этой является центр тяжести автомобиля.

У порожнего легкового автомобиля центр тяжести находится где-то между передними сиденьями на уровне пола салона (рис. 62 а). В машине с пассажирами суммарный центр тяжести хоть и немного, но все же будет выше.

А если на крышу машины и в правду водрузить нечто типа холодильника? Тогда центр тяжести переместится вверх от днища кузова на значительное расстояние и окажется намного выше, чем у порожнего автомобиля (рис. 62 б).

Дальше остается вспомнить школьные опыты на уроках начальной физики либо просто поиграть со спичечным коробком. Попробуйте уронить вертикально стоящий коробок, толкая его спичкой в узкое ребро внизу, по центру и в самом верху. Очень быстро Вы убедитесь в том, что: Чем выше точка приложения усилия, тем легче уронить предмет.

Поскольку точкой приложения центробежной силы является центр тяжести предмета, то, применительно к машине на вираже дороги, приходим к следующему выводу: Чем выше расположен центр тяжести автомобиля, тем легче его опрокинуть.

Теперь давайте сделаем окончательные выводы по этой главе:

Выбирая траекторию движения при входе в поворот, следует учитывать центробежную силу, способную сместить автомобиль в сторону от центра поворота.

С увеличением скорости движения на повороте центробежная сила увеличивается пропорционально квадрату скорости.

Центр тяжести груженого автомобиля располагается выше, чем у автомобиля без груза и пассажиров.

Вероятность опрокидывания груженого автомобиля на повороте значительно выше, чем у автомобиля без груза и пассажиров.

Источник статьи: http://avtoprofy.ru/driving_lessons/23.shtml

Центробежная сила и смещение на повороте

При движении на любом повороте возникает центробежная сила, стремящаяся занести автомобиль или опрокинуть его (см.рисунок 1).

m – масса автомобиля; V – скорость движения автомобиля; R – радиус поворота автомобиля
Рисунок 1 – Возникновение центробежной силы на повороте

Как видно из рисунка величина центробежной силы, Fтр, увеличивается пропорционально квадрату скорости, V, поэтому на повороте в первую очередь нужно снижать скорость. Выполнять поворот необходимо таким образом, чтобы траектория движения снижала вероятность смещения автомобиля на полосу, предназначенную для встречного движения под действием центробежной силы. Поэтому необходимо начинать поворот с внешней границы полосы движения (чем больше радиус прохождения поворота, тем меньше центробежная сила).
На величину центробежной силы влияет и масса транспортного средства, поэтому наиболее устойчив автомобиль против опрокидывания без груза и пассажиров (с меньшей массой). При меньшей массе центр тяжести автомобиля будет ниже, поэтому будет и меньше опрокидывающий момент от центробежной силы.
Водителям необходимо помнить, что при маневрировании (при поворотах, разворотах, перестроениях) передние и задние колеса (тем более колеса прицепа автопоезда относительно тягача или автобуса с гармошкой) имеют разные траектории движения. Смещение будет тем сильнее, чем дальше задние колёса автомобиля (колеса прицепа или гармошки автобуса) от передних колес (рисунок 2). Смещение всегда будет происходить к центру поворота.

Рисунок 2 – Смещение колес на повороте

Автошкола «Профессионал» желает безаварийной езды. Успехов в изучении ПДД.

Хотите записаться на обучение в автошколу, но у вас остались вопросы?
Позвоните нам по телефону +7 (902) 446-17-35
Или приходите в офис по адресам ул. Техническая 32, ул. Сибирский тракт 8Д, офис 210

Источник статьи: http://profi196.ru/pages/centrobezhnaya-sila-i-smeschenie-na-povorote-56

zapspb.ru

Изменение направления движения автомобиля достигается поворачиванием передних колес влево или вправо при помощи рулевого управления.

Для того чтобы при движении автомобиля на повороте колеса его имели качение без скольжения, они должны катиться по окружностям, описанным из одного центра — центра поворота, лежащего в точке О, на линии задней оси автомобиля. В результате при повороте колеса автомобиля описывают окружности разного радиуса: передние колеса, описывают окружность большего радиуса, чем задние.

Это может показаться не очень большим, но движение даже на несколько километров в час выше предела скорости значительно увеличивает риск несчастного случая. Многие из нас немного обманывают во время вождения. Таким образом, мы счастливо позволили спидомету нависнуть чуть выше предела скорости, не осознавая, что тем самым мы значительно увеличиваем наши шансы на сбой.

Метров до остановки автомобиля. Метров, прежде чем тормоза полностью применяются. Одной из причин этого повышенного риска является время реакции — время, которое требуется человеку, воспринимающему опасность и реагирующему на него. Две машины одинакового веса и тормозной способности движутся по одной и той же дороге. Ребенок на велосипеде, пусть он называет его, Сэм выходит с подъездной дороги, когда обе машины бок о бок. Драйверы одновременно видят ребенка, и оба они занимают 5 секунд, прежде чем полностью применять тормоза В те немногие моменты автомобиль 1 путешествует 1 метр, а автомобиль 2 — 0 метров.

Безопасность движения на закруглениях пути (поворотах) определяется следующими условиями.

Когда автомобиль движется по окружности, возникает центростремительная сила, удерживающая автомобиль на окружности, и центробежная сила, стремящаяся отбросить автомобиль от центра вращения.

Величина центробежной силы непостоянна и зависит от массы автомобиля, радиуса поворота и скорости движения.

Разница в 1 метр может показаться относительно небольшой, но в сочетании с другими факторами это может означать разницу между жизнью и смертью Сэма. Показатель 5 секунд — время реакции средних водителей. Водитель, который отвлекается, например, слушая громкую музыку, используя мобильный телефон или пьющий алкоголь, может занять до 3 секунд, чтобы реагировать.

Расстояние торможения зависит от ряда переменных. Склон или класс дороги важны — автомобиль будет останавливаться быстрее, если он будет подниматься в гору, потому что гравитация поможет. Важное значение имеет также сопротивление трения между дорогой и автомобильными шинами — автомобиль с новыми шинами на сухой дороге будет с меньшей вероятностью зависеть и будет быстрее останавливаться, чем один с изношенными шинами на мокрой дороге. Если наклон и фрикционный Сопротивление равно, фактор, который оказывает наибольшее влияние на тормозное расстояние, — это начальная скорость.

Чем больше масса автомобиля, тем больше его инерция, а следовательно, и центростремительная сила. Это, в свою очередь, вызывает увеличение центробежной силы, которая равна и противоположна центростремительной. Таким образом, между весом автомобиля (массой) и центробежной силой существует прямая пропорциональная зависимость. Это означает, что величина центробежной силы увеличивается во столько же раз, во сколько раз увеличивается масса. Если вес автомобиля возрастет в два раза, то и центробежная сила увеличится в два раза, и т. д.

Формула, используемая для расчета тормозного пути, может быть получена из общего уравнения физики. Отсюда видно, что тормозной путь пропорционален квадрату скорости, что означает, что он значительно увеличивается по мере увеличения скорости. Добавление расстояния реакции к тормозному расстоянию, остановка для автомобиля 1 составляет 1 3 = 4 метра. Автомобиль 1, следовательно, занимает еще 5 метров, чтобы остановить, чем автомобиль 2, что на 12 процентов больше.

Теперь мы можем понять, почему автомобиль 1 более вероятен, чем автомобиль 2, чтобы попасть в Сэма. Если Сэм находится в 40 метрах от автомобилей, когда водители видят его, автомобиль 2 остановится как раз вовремя. Автомобиль 1, однако, будет пахать прямо в него. Переписав первое уравнение, мы можем вычислить скорость, с которой происходит столкновение.

Между центробежной силой и радиусом поворота зависимость обратно пропорциональная: при увеличении радиуса поворота величина центробежной силы уменьшается. И, наоборот, во сколько раз меньше угол поворота, во столько раз больше центробежная сила.

При увеличении скорости движения центробежная сила возрастает, но не в простой зависимости, а в квадратной, т. е. так же, как в зависимости от скорости движения возрастает тормозной путь автомобиля. Если скорость движения автомобиля возрастет в два раза, величина центробежной силы возрастет в четыре раза, при возрастании скорости в три раза центробежная сила увеличится в девять раз и т. д.

Эти расчеты предполагают, что у водителя среднее время реакции. Если водитель отвлекается и имеет более продолжительное время реакции, то он или она может ударить Сэма, не применив тормоза вообще. Поскольку пешеход, Сэм, намного легче, чем автомобиль, он мало влияет на его скорость. Однако автомобиль очень быстро увеличивает скорость Сэма от нуля до скорости удара транспортного средства. В течение этого короткого времени Сэм должен быть ускорен со скоростью около 320 метров в секунду в секунду. Поскольку ударная сила на Сэме зависит от скорости удара, деленной на время удара, она увеличивается как квадрат скорости удара.

Опасность увеличения центробежной силы состоит в том, что, стремясь отбросить автомобиль с окружности, она может вызвать боковой занос на повороте. При всех возможных случаях бокового скольжения занос автомобиля на повороте является наиболее опасным по следующим причинам: занос на повороте, как правило, вызывает скольжение задней оси, что опаснее заноса передней оси; вывести автомобиль из заноса на повороте труднее из-за ограниченного пространства.

Скорость удара, как мы видели выше, быстро возрастает по мере увеличения скорости движения, поскольку тормоза не могут остановить машину вовремя. Когда пешеход попал в машину, вероятность серьезной травмы или смерти сильно зависит от скорости удара. Современные автомобили с низкими обтекаемыми капотами более удобны для пешеходов, чем вертикальные конструкции, например, в автомобилях с 4 колесами, так как пешеход поднимается вверх к ветровому стеклу с соответствующим замедлением удара. Автомобили с бычьими барабанами особенно недружелюбны к пешеходам и другим транспортным средствам, поскольку они предназначены для защиты своих собственных пассажиров, не заботясь о других.

Рис. Схема поворота автомобиля передним ходом

Занос на повороте опасен еще и тем, что чаще всего вызывает опрокидывание автомобиля, особенно при высокорасположенном центре тяжести, например при высокой укладке груза. Достаточно колесу при боковом скольжении встретить препятствие — камень, колею, канаву, как центробежная сила, приложенная к центру тяжести автомобиля, опрокинет автомобиль через это колесо.

Техника поворотов. Комментарии

Если вместо удара пешеходом автомобиль попадает в дерево, кирпичную стену или какой-либо другой тяжелый предмет, тогда энергия движения автомобиля все рассеивается, когда тело автомобиля согнуто и разбито. Поскольку кинетическая энергия дается выражением.

Он увеличивается как квадрат скорости удара. Вождение очень тяжелого транспортного средства не сильно уменьшает эффект удара, потому что, хотя для поглощения энергии удара требуется больше металла, требуется также больше энергии для поглощения. На более высоких скоростях автомобиль становится более трудным для маневра, что частично объясняется Первым Законом Движения Ньютона. В нем говорится, что если чистая сила, действующая на объект, равна нулю, то объект либо останется в покое, либо продолжит движение в прямая линия без изменения скорости.

Из сказанного должно быть понятно, что вероятность бокового заноса на повороте тем больше, чем выше скорость движения, больше вес автомобиля, меньше (круче) угол поворота, хуже сцепление колес с дорогой (когда центробежная сила может превысить центростремительную силу — силу трения).

Наиболее верным средством предупреждения опасности бокового заноса при повороте является снижение скорости движения. Прибегать к торможению на повороте ии в коем случае нельзя, так как вследствие реакции торможения уменьшается сцепление колес с поверхностью дороги, что облегчает возникновение заноса (торможение на повороте ухудшает устойчивость автомобиля).

Это инерция, которая заставит вас двигаться, когда автомобиль, в котором вы находитесь, внезапно остановится. Чтобы противодействовать инерции при навигации по дороге, нам нужно применить силу, которую мы делаем, поворачивая рулевое колесо, чтобы изменить направление шин. Это заставляет автомобиль отклоняться от прямой линии, в которой он движется, и обойти поворот. Сила между шинами и дорогой увеличивается с увеличением скорости и с резкостью хода, увеличивая вероятность неконтролируемого заноса.

Высокая скорость также увеличивает вероятность ошибки драйвера, вызванной чрезмерным или недостаточным рулевым управлением. Все эти факторы показывают, что риск быть вовлеченным в крушение аварийной ситуации резко возрастает с увеличением скорости. Соответствующее снижение ожидается в зонах с более низкими скоростями.

При возникновении бокового заноса на повороте надо иметь в виду следующее: если при боковом скольжении задней оси автомобиля на прямой дороге водитель прекращает занос поворотом руля в сторону заноса, то на повороте этим способом автомобиль может попасть в придорожную канаву. Поэтому, не теряя присугствия духа, надо попытаться вывести автомобиль из бокового заноса на повороте сильной подачей горючей смеси, направляя колеса по оси движения, т. е. в нужном направлении. Можно сказать с уверенностью, что, если это произойдет во второй половине поворота, когда колеса начинают поворачиваться на прямую дорогу, своевременная подача горючей смеси даст возможность вывести автомобиль из заноса.

Чтобы изменить направление на 360 градусов с постоянной скоростью, используя угол наклона 45 градусов, поддерживая постоянную высоту и в балансе. Познакомиться с ощущениями высоких банковских углов и высокими скоростями поворота. Повернуть на крутых углах банка во время скольжения.

Определите крутой поворот как поворот на уровне 45 градусов. Объясните, что крутой поворот учит повышать координацию и умение ученика, но маневр также можно использовать, чтобы избежать столкновения с облаком, рельефом или другими самолетами. В этом упражнении поворот продолжается на 360 градусов, выкатываясь по исходной точке отсчета, но если вы пытаетесь избежать чего-то, вы не пройдете полный круг.

Приближаясь к повороту, водитель должен рассчитать, с какой скоростью можно пройти поворот. Чем круче поворот, хуже сцепление колес с дорогой (мокрая, скользкая дорога), больше вес автомобиля, выше расположен центр тяжести машины, тем меньше должна быть скорость автомобиля.

Правила безопасности движения обязывают водителя при приближении к закруглениям дороги заблаговременно снижать скорость и на поворотах двигаться на пониженной скорости.

Крутые повороты скольжения также будут покрыты, как применимо к урокам принудительной посадки без мощности, чтобы охватить ситуацию, когда поворот базы должен быть увеличен, и чтобы предотвратить тенденцию вытягивать нос в результате высокой скорости спуска.

Начните с пересмотра сил на уровне средней очереди. Не должно быть необходимости начинать с объяснения сил в прямом и ровном порядке. Потому что мы хотим увеличить скорость, нам нужна повышенная сила поворота. Чтобы достичь этого, мы берем самолет более крутым, чем в среднем обороте, тем самым обеспечивая большее ускорение в направлении к центру поворота.

Приведенные положения водитель должен хорошо знать и твердо запомнить, чтобы, двигаясь на поворотах, не создавать опасности несчастного случая, аварии, поломки автомобиля.

При поворотах на большой угол надо помнить, что автомобиль при повороте занимает больше места, чем при движении в прямом направлении. Поэтому, особенно при поворотах в левую сторону, надо не затягивать поворот и не мешать проезду другого транспорта. Радиус поворота передних колес должен быть настолько большим, чтобы задние колеса, поворачивающиеся по дуге меньшего радиуса, не наехали на препятствие.

Однако этот наклон вектора подъема уменьшает вертикальную составляющую лифта, поэтому для обеспечения достаточной вертикальной составляющей для равного веса требуется повышенный подъем. Это также увеличивает горизонтальный компонент, еще больше затягивая поворот.

Следует также привести пример увеличения банка. Рекомендуется угол в 60 градусов, так как в этот момент подъем должен быть удвоен для поддержания высоты. К этому моменту обсуждение в основном было пересмотром; теперь описаны силы ускорения, действующие на самолет.

Это ускорение, которое пытается вывести самолет из поворота. Ускорение, толкающее пилот в сиденье, известно как коэффициент нагрузки. Это одинаково и противоположно подъему, и крылья должны его поддерживать. Поэтому на уровне полета, где. Некоторые организации отмечают влияние банковского дела на 75 градусов, когда коэффициент нагрузки увеличивается до 86.

Поворот будет совершен технически правильно, если задние колеса при повороте в правую сторону пройдут на одинаковом расстоянии от закругления дороги, а при повороте в левую сторону — от центра поворота.

В целях безопасности движения нужно заблаговременно (за 100-120 м) предупреждать о повороте включением указателей поворота, а при отсутствии указателей — рукой или открыванием дверцы кабины.

Хотя ваш рисунок покажет все «силы» равные и противоположные друг другу, самолет не находится в равновесии! Равновесие — это состояние нулевого ускорения или постоянной скорости, а скорость — комбинация скорости и направления. Поэтому, хотя у студента может возникнуть проблема с пониманием того, что самолет ускоряется к центру поворота, самолет явно не поддерживает постоянное направление и, следовательно, по определению не может находиться в равновесии.

Коэффициент нагрузки часто называют кажущимся весом т — поскольку это ускорение, которое должны поддерживать крылья, подобно весу. Описывается влияние этого увеличения кажущегося веса или коэффициента нагрузки на скорость сваливания. Скорость сползания в маневре увеличивается как квадратный корень фактора нагрузки. Предполагая, что скорость сваливания 50 узлов в горизонтальном полете при угле угла наклона 60 градусов скорость сваливания будет увеличиваться на квадратный корень из коэффициента нагрузки 2, что приблизительно.

Рис. Схема движения колес автомобиля при объезде препятствия передним ходом: А — правильно; Б — неправильно

Изучая технику изменения направления движения автомобиля, следует отличать повороты односторонние от поворотов двойных.

Это означает, что при угле наклона 60 градусов скорость сваливания равна увеличился на 40% до 70 узлов. Представление формул в предполетном брифинге, вероятно, не требуется. Однако численные эффекты обычно представлены в формате табличного типа. Это нежелательная ситуация, когда скорость сваливания увеличивается и скорость воздуха уменьшается. Таким образом, мощность увеличивается, чтобы бороться с увеличенным сопротивлением, чтобы сохранить запас над скоростью сваливания. Это можно назвать сильным сэндвичем.

Однако, поскольку увеличение сопротивления, коэффициента нагрузки и скорости сваливания не является линейным, эффект увеличения сопротивления больше нельзя игнорировать. Поэтому любой поворот под углами банка более 30 градусов требует увеличения мощности.

Односторонние повороты применяются во всех случаях, когда требуется изменить направление движения автомобиля. Двойной поворот служит лишь для объезда препятствия или движения между препятствиями, для объезда пешехода, идущего по дороге, и с изменением основного направления движения не связан.

Поворачивание рулевого колеса производится следующим образом.

Это объяснение совпадает с шагом «на 30 градусов увеличения мощности» и является причиной того, что крутой поворот определяется как углы банка более 30 градусов. Все эти принципы также применимы к крутому повороту. Однако, очевидно, нет возможности противостоять увеличивающемуся сопротивлению, и поэтому при углах банка более 30 градусов воздушная скорость должна увеличиваться при увеличении угла наклона банка. При 45 градусах угла банка скорость воздушной скорости увеличивается на 20% от скорости сваливания, чтобы поддерживать аналогичный запас по сравнению с увеличенной скоростью сваливания.

Если необходимо повернуть автомобиль на большой угол (90°, 180″, 360°), водитель энергично перебирает рулевое колесо, пока не будет достигнуто требуемое направление. После этого, не давая автомобилю уклоняться в сторону, выравнивает руль по оси движения. Таким приемом водитель до-стигает плавности и равномерности поворота.

Рис. Схема двойного поворота рулевого колеса (влево-вправо): А — начало поворота; Б — окончание поворота

При поворотах на небольшой угол, а также при двойных поворотах водитель перемещает руки вместе с рулевым колесом, но при этом он должен избегать перекрещивания рук, что может затруднить управление и привести к аварии.

Рис. Перекрещивание рук на рулевом колесе при двойном повороте (неправильный прием)