Центробежная сила при повороте автомобиля: Центробежная сила и смещение на повороте

Содержание

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

17.05.2017

Силы действующие на автомобиль | Сумской автомобильный клуб

Источник

the-cars.ru

Независимо от того, движется автомобиль, или он неподвижен, на него действует сила тяжести (вес), направленная отвесно вниз. Сила тяжести прижимает колеса автомобиля к дороге. Равная ей и направленная вверх действует сила реакции дороги.

Равнодействующая этих сил размещена в центре тяжести. Распределение веса автомобиля по осям зависит от расположения центра тяжести. Чем ближе к одной или другой оси центр тяжести, тем большей будет нагрузка на эту ось.
На груженых легковых автомобилях нагрузка на оси распределяется поровну. Большое влияние на устойчивость и управляемость автомобиля имеет расположение центра тяжести. Чем выше центр тяжести, тем менее устойчивым будет автомобиль.

Если автомобиль находится на горизонтальной поверхности, то сила тяжести направлена отвесно вниз. На наклонной поверхности она раскладывается на две силы, одна из которых прижимает колеса к поверхности дороги, а другая стремится опрокинуть автомобиль.

Во время движения, кроме силы тяжести, на автомобиль действует и ряд других сил, на преодоление которых затрачивается мощность двигателя.

Сила инерции движения – величина, которая состоит из силы, необходимой для ускорения движения, и силы, необходимой для углового ускорения вращающихся частей автомобиля. Движение автомобиля возможно только при условии, что его колеса будут иметь достаточное сцепление с поверхностью дороги. Если сила сцепления будет недостаточной (меньше величины силы тяги ведущих колес), то колеса пробуксовывают.

Сила сцепления с дорогой  зависит от веса, приходящегося на колесо, от состояния покрытия дороги, давления воздуха в шинах и рисунка протектора.
Коэффициент сцепления зависит от вида покрытия дороги и от его состояния: наличие влаги, грязи, снега, льда.

№ п/п Покрытие
дороги
Коэффициент сцепления
на сухой поверхности
Коэффициент сцепления
на мокрой поверхности
1 Асфальтобетонное 0,70 — 0,80 0,30 — 0,40
2 Щебенчатое 0,60 — 0,70 0,30 — 0,40
3 Булыжное 0,50 — 0,60 0,30 — 0,35
4 Грунтовые дороги 0,50 — 0,60 0,30 — 0,40
5 Глина 0,50 — 0,60 0,20 — 0,40
6 Песок 0,50 — 0,60 0,40 — 0,50
7 Уплотненный снег 0,20 — 0,30
8 Обледенелая дорога 0,08 — 0,10

На дорогах с асфальтобетонным покрытием коэффициент сцепления резко уменьшается, если на поверхности имеется влажная грязь, пыль. В жаркую погоду на асфальте появляется маслянистая пленка из выступающего битума, которая снижает коэффициент сцепления.

Уменьшение коэффициента сцепления колес с дорогой наблюдается также при увеличении скорости движения на сухой дороге с асфальтобетонным покрытием с 30 до 60 км/час, коэффициент сцепления уменьшается на 0,15.
 

Сила сопротивления качению – сила, затрачиваемая на:

  1. деформирование шины и дороги;
  2. трение шины о дорогу;
  3. трение в подшипниках ведущих колес.

Сила сопротивления воздуха – величина этой силы зависит от формы или обтекаемости автомобиля, относительной скорости движения и плотности воздуха.

Значение коэффициента лобового сопротивления и лобовая площадь определяется заводом-изготовителем. Изменение этих параметров может произойти из-за установки на кузове-кабине автомобиля разных вспомогательных устройств: дополнительное зеркало заднего вида, багажник на крыше автомобиля. В большинстве случаев это отрицательно сказывается на эксплуатационных свойствах автомобиля.
 

Установка на крыше автомобиля багажника и езда с ним без груза увеличивает силу сопротивления воздуха настолько, что расход топлива возрастает на 5% – 10%.

Особенно опасно изменение обтекаемости автомобиля при его движении. Если при движении автомобиля со скоростью более 80 км/час открыть, а затем захлопнуть боковую дверь, то весьма вероятна, даже на сухой дороге, потеря автомобилем курсовой устойчивости.

Сила сопротивления подъему – зависит от веса автомобиля и угла подъема.
Опрокидывающая сила – действует на автомобиль при торможении и разгоне.

Разгон, ускорение, накат, торможение.

Ускорением называется прирост скорости за единицу времени. Если мощность двигателя, затраченная на приведение во вращение ведущих колес автомобиля и преодоление сил трения больше, чем суммарная сила сопротивления движению, то автомобиль будет двигаться с ускорением, то есть разгоном. В этом случае можно говорить о том, что крутящий момент на двигателе будет увеличиваться, что и вызовет разгон автомобиля.

Во время движения накапливается определенный запас кинетической энергии и автомобиль приобретает инерцию. Благодаря инерции автомобиль может двигаться накатом. Это происходит тогда, когда двигатель отсоединяется от трансмиссии, а его дальнейшее движение происходит за счет кинетической энергии, накопленной при разгоне.

Торможение как вид изменения движения – это снижение скорости движения, которое может осуществляться по различным причинам и разными способами. Основными видами снижения скорости движения являются:
 

  • Снижение скорости за счет потери инерции – при движении на подъеме, при движении накатом;
  • Торможение двигателем – когда крутящий момент на двигателе уменьшается (убираем ногу с педали «Газ»), и при включенном сцеплении это вызывает снижение скорости движения автомобиля.
  • Торможение тормозной системой – снижение скорости с использованием тормоза.

Устойчивость в движении.

Само понятие устойчивости или устойчивого движения автомобиля определяется его способностью сохранять постоянный контакт всех колес с дорогой при отсутствии бокового скольжения. Автомобиль может потерять устойчивость под действием центробежной и разворачивающей силы.

Центробежная сила – возникающая во время движения автомобиля на повороте и направленная  в сторону, противоположную приложенной центростремительной силы. Если центробежная сила не превышает центростремительную силу, то автомобиль движется по устоявшейся кривой поворота. Если же центробежная сила превышает центростремительную силу, то автомобиль выбрасывает с дороги по результирующему вектору, направленному от центра поворота.
 

Разворачивающая сила является следствием несоответствия силы инерции движения и коэффициенту сцепления колес с дорогой. В этом случае она будет направлена в сторону колес с меньшим коэффициентом сцепления, а рычагом разворота автомобиля будет его база. Центром вращения (разворота) будут колеса с большим коэффициентом сцепления.

Результатом действия этой силы будет возникновение бокового заноса автомобиля, а в некоторых случаях, кроме того бокового вращения.
 

В большинстве случаев скользят колеса заднего моста, но с этим можно и нужно бороться. Причинами возникновения бокового заноса чаще всего на скользкой дороге является разгон и торможение. Поэтому для предотвращения тяжелых последствий начинающегося заноса необходимо прекратить начатый разгон или торможение. Необходимо помнить, что при торможении ВСЕГДА задние колеса разгружаются, коэффициент их сцепления с дорогой уменьшается тем больше, чем сильнее мы тормозим! При таком торможении они более всего подвержены блокировке, а автомобиль начинает движение юзом (с заблокированными колесами). При движении юзом автомобиль ВСЕГДА становится неуправляемым, так как невозможно осуществить поворот не вращающимися управляемыми колесами, а при заблокированных колесах тормозной путь ВСЕГДА (в том числе и на сухой дороге) увеличивается!

Если не принять своевременных мер для прекращения бокового заноса и вывода автомобиля из него он, как правило, переходит в неуправляемое боковое вращение. Это гораздо опаснее бокового заноса.

Для прекращения бокового заноса и вывода автомобиля из него нужно повернуть рулевое колесо в сторону заноса. Как только амплитуда заноса станет уменьшаться нужно плавно, опережающими действиями, вернуть рулевое колесо в нейтральное положение, а при необходимости, когда занос пойдет в обратную сторону, и в сторону, противоположную другой амплитуде заноса. Дополнительно:

  • на заднеприводных автомобилях плавно уменьшить подачу топлива (плавно убрать ногу с педали «Газ»)
  • на переднеприводных автомобилях наоборот, плавно увеличить подачу топлива.

Помимо бокового заноса в повороте на скользкой дороге может возникнуть боковое скольжение. Если при боковом заносе от прямолинейного движения уходит одна, как правило, задняя ось, то при боковом скольжении автомобиль уходит от траектории движения (кривой поворота) всем корпусом (всеми колесами). Да и причины возникновения бокового скольжения иные. Оно возникает тогда, когда водитель повернет управляемые колеса на угол больший, чем способен повернуть автомобиль при текущем коэффициенте сцепления и действующем крутящем моменте на колесах. Особенно ярко это проявляется в повороте с торможением. Для прекращения бокового скольжения необходимо увеличить траекторию движения, и плавно уменьшить подачу топлива.

Во всех случаях возникновения бокового заноса или бокового скольжения, для вывода автомобиля из этих ситуаций водитель должен пользоваться только рулем и педалью «Газ». Запомните: НИКОГДА не нажимать на педаль тормоза, как бы Вам этого не хотелось, не выключать сцепление, и не переключать передачи. Это ВСЕГДА только ухудшает ситуацию!
Влияние центробежной силы на движение автомобиля в повороте столь велико, что водитель просто обязан четко представлять, как действует эта сила на автомобиль. Она будет тем больше, чем больше будет скорость движения, и чем на больший угол будут повернуты управляемые колеса (когда траектория движения будет очень крутой).

Следовательно, влияние этой силы можно уменьшить, зная, чем она вызвана.

Для этого необходимо заблаговременно, до входа в поворот, уменьшить скорость движения до безопасной, а поворот проходить по более пологой кривой, уменьшив угол поворота управляемых колес.

При движении с прицепом нужно помнить о том, что на прицеп большее воздействие оказывает центростремительная, а не центробежная сила. Именно центростремительная сила перемещает прицеп к центру поворота.
Четкое представление водителем того, как поведет себя, управляемый им автомобиль в сложной ситуации, облегчает управление им, предотвращая ДТП.

Движение на поворотах

Движение на поворотах

Автомобиль на повороте испытывает действие дополнительных внешних сил, в частности центробежной силы, которые отсутствуют при движении на прямолинейных участках дороги. Центробежная сила стремится сдвинуть автомобиль к внешней стороне от центра поворота дороги. Ее величина зависит от веса автомобиля, радиуса закругления и квадрата скорости. Вот почему при большой скорости автомобиля опасно делать резкие повороты рулевого колеса, выполняемые в минимальные промежутки времени: в этом случае радиус резко уменьшается, а центробежная сила соответственно увеличивается.

Существует справедливое мнение, что на дороге нет двух одинаковых поворотов. Каждый поворот имеет другой радиус, другой уклон, другое покрытие, другую видимость или другую окружающую обстановку. Поэтому водитель должен оценивать каждый поворот и выбирать скоростной режим, обеспечивающий безопасность движения именно на этом конкретном повороте с учетом присущих ему особенностей и неожиданностей На повороте никогда не следует смотреть на дорогу непосредственно перед автомобилем, Необходимо смотреть на конец поворота или на более дальний видимый участок дороги. Тогда водитель сможет не только правильно определить радиус поворота, но также увидит, не подъезжает ли кто с противоположной стороны, свободна ли дорога на его стороне.

Двигаясь на повороте, нельзя допускать скольжения, которое может привести к потере управления автомобилем. Если на повороте при сухом покрытии водитель услышит скрип шин, то, значит, он развил чрезмерную скорость. Нельзя срезать повороты, необходимо всегда ехать по правой стороне дороги. На повороте не следует тормозить, переключать передачи, чересчур резко нажимать на педаль управления открытием дросселя. Все это может послужить причиной возникновения опасной ситуации.Правильный поворот следует осуществлять следующим образом: перед приближением к его началу необходимо уменьшить скорость до соответствующего предела, определяемого на основании опыта; начало закругления следует проезжать, не увеличивая скорость вращения коленчатого вала двигателя, но и без торможения даже двигателем; одновременно без рывка, постепенно поворачивать рулевое колесо, ускоряя его вращение по мере увеличения кривизны поворота; примерно от половины поворота постепенно увеличивая частоту вращения коленчатого вала двигателя так, чтобы выйти из поворота со скоростью, равной по величине скорости перед началом прохождения поворота. Поворачивать рулевое колесо обратно в основное положение нужно также без рывка и постепенно.

Необходимо помнить, что из-за инерции движения автомобиля начинать выполнение поворота следует несколько раньше начала непосредственного закругления дороги, а выходить из поворота надо также соответственно раньше. Величина этого опережения определяется на основании длительного опыта. Правильное выполнение поворотов характеризуется отсутствием заноса и плавностью. Рулевое колесо необходимо держать всеми пальцами и ладонями обеих рук достаточно крепко, по. возможности, не следует перекладывать руки, а вращать колесо, не отнимая от него рук. Нельзя перекладывать руки крест-накрест. Если на повороте с очень большой кривизной, например на горных серпантинах, водителю нужно переменить положение одной руки, то необходимо, чтобы другая рука всегда плотно обхватывала обод рулевого колеса. Отнимать от рулевого колеса обе руки одновременно во всех случаях запрещается. Одной из трудных задач для водителя является быстрое и безошибочное определение величины кривизны поворота и отсюда выбор безопасной скорости движения.

Величина центробежной силы с увеличением скорости движения на повороте

Главная » Разное » Величина центробежной силы с увеличением скорости движения на повороте

Тема 26.5. Что такое занос автомобиля, и как с ним бороться. — Автошколадома

На сухой дороге колёса надёжно держатся за дорожное покрытие, и центробежная сила не может снести автомобиль.

И вот, что ещё важно знать водителю. Самое низкое расположение центра тяжести – у пустого автомобиля. При полной нагрузке (с грузом в багажнике и пассажирами в салоне) расположение центра тяжести существенно увеличивается.

А центробежная сила как раз и приложена к центру тяжести автомобиля, и при прохождении поворота это необходимо учитывать.

С грузом и пассажирами вероятность опрокинуться выше!

Задача 34

Легковой автомобиль более устойчив против опрокидывания на повороте:

1. Без пассажиров и груза.

2. Без пассажиров, но с грузом на верхнем багажнике.

3. С пассажирами, но без груза.

4. С пассажирами и грузом.

А теперь вспоминаем курс школьной физики:

 

Центробежная сила прямопропорциональна массе автомобиля, прямопропорциональна квадрату скорости и обратно пропорциональна радиусу поворота.

Если скорость увеличить , центробежная сила увеличится

И наоборот, если скорость уменьшить ,  центробежная сила станет меньше

Задача 35

С увеличением скорости движения на повороте величина центробежной силы:

1. Не изменяется.

2. Увеличивается пропорционально скорости.

3. Увеличивается пропорционально квадрату скорости.

Задача 36

Какие действия водителя приведут к уменьшению центробежной силы, возникающей на повороте?

1. Увеличение скорости движения.

2. Снижение скорости движения.

3. Уменьшение радиуса прохождения поворота.

Что интересно! Даже не зная о существовании этой формулы, в жизни мы поступаем строго в соответствии с ней – перед входом в поворот снижаем скорость, а, проходя поворот, стараемся по максимуму «спрямить кривую», то есть по возможности стараемся увеличить радиус поворота.

Такие действия подсказывает нам вестибулярный аппарат, заложенный в нас Создателем.

А что будет, если в процесс прохождения поворота нажать на педаль тормоза?

При любом торможении вес автомобиля переносится на передние колеса. То есть передние колёса крепко прижимаются к дороге, а задние колёса наоборот стремятся оторваться от дороги.

В такой ситуации достаточно небольшого бокового усилия, чтобы задняя ось автомобиля начала вращаться вокруг передней оси.

Это явление называют

Откуда возьмется это боковое усилие? К величайшему сожалению оно обязательно возьмется, и причин для этого предостаточно. Чего стоит только одна центробежная сила!

При прохождении любого поворота на автомобиль обязательно действует центробежная сила, приложенная к центру тяжести машины.

Поскольку передние колёса всегда лучше держат дорогу (они нагружены тяжёлым двигателем), то, как правило, центробежная сила сдвигает в сторону заднюю ось. Происходит занос автомобиля при прохождении поворота.

Если сейчас со страху тормозить, к центробежной силе добавятся ещё две – тормозящее усилие передних колёс, и сразу же возникающая сила инерции.

Глядя на рисунок, должно быть понятно, что сейчас машину выбросит на обочину и там она обязательно перевернётся.

Поэтому тормозить в процессе поворота крайне нежелательно. Снижать скорость нужно до входа в поворот, а сам поворот следует проходить, что называется, «в натяжку».

То есть на педаль газа давим, но очень несильно так, чтобы автомобиль проходил поворот и без замедления, и без ускорения. В этом случае никакие силы (кроме центробежной) на автомобиль не действуют, а саму центробежную силу мы уменьшили до безопасного предела, снизив скорость до входа в поворот.

Задача 37


Что следует сделать водителю, чтобы предотвратить возникновение заноса при проезде крутого поворота?

1. Перед поворотом снизить скорость и выжать педаль сцепления, чтобы дать возможность автомобилю двигаться накатом на повороте.

2. Перед поворотом снизить скорость, при необходимости включить пониженную передачу, а при проезде поворота не увеличивать резко скорость и не тормозить.

3. Допускается любое из перечисленных действий.

Необходимо понимать – для того чтобы создались условия для заноса автомобиля,

вовсе не обязательно двигаться по криволинейному участку дороги.

Занос автомобиля может произойти и на прямолинейном участке, и порой для этого достаточно просто тормознуть или, наоборот, резко нажать на педаль газа, или резко вывернуть рулевое колесо при объезде препятствия.

Ответ очень простой – надо немедленно избавиться от причины, вызвавшей занос!

При торможении автомобиль тащит вперёд одна единственная сила – сила инерции. И приложена эта сила к центру тяжести автомобиля.

А сопротивляются силе инерции целых четыре силы, а именно, тормозящие усилия четырёх колёс автомобиля. При этом основная нагрузка ложится на тормозные механизмы передних колёс  (не зря передние тормозные колодки изнашиваются быстрее задних).

Итак, при торможении задние колёса слабо прижаты к дороге и потому склонны к блокировке. Достаточно резко нажать на педаль тормоза, и вот они уже не катятся, а скользят, потеряв сцепление с дорожным покрытием. В этом случае практически всё торможение осуществляется только передними колёсами.

А теперь представим, что левое переднее колесо тормозит эффективнее правого. Этому может быть множество причин – например, различное давление в шинах, или слева асфальт сухой, а справа влажный. Да порой достаточно, чтобы одно из колёс катилось по дорожной разметке, а другое по асфальту!

В этом случае при торможении сразу же возникает момент сил, стремящихся развернуть автомобиль.

В результате левая часть автомобиля начинает двигаться медленнее, чем правая. Происходит занос задней оси автомобиля или просто занос автомобиля.

Если сейчас не прекратить торможение, дальнейшее движение будет напоминать движение камня, брошенного на лёд – камень крутится-вертится, но летит по прямой туда, куда его тащит сила инерции.

Первая естественная реакция неопытного водителя – давить на тормоз ещё сильнее. Как вы понимаете, это означает, что занос будет продолжаться.

Изменить ситуации может обратное действие – убрать ногу с педали тормоза.

Убрали ногу с педали тормоза, и сразу же исчез момент сил, разворачивавших автомобиль (колёса свободно катятся). Но сила инерции никуда не делась, она по-прежнему тащит автомобиль вперёд!

Не беда, поворачиваем рулевое колесо в сторону заноса и выравниваем траекторию движения автомобиля.

(Сравните этот рисунок с верхним. Видите, как на этом рисунке водитель повернул передние колёса в сторону заноса).

Примечание. Как мы уже определились, занос автомобиля – это занос именно задней оси. Задние колеса стремятся сблизиться с передними. В этом случае, выравнивая автомобиль, водитель поворачивает рулевое колесо навстречу приближающимся задним колёсам.

Это и принято называть «поворот рулевого колеса ».

Задача 38

Для предотвращения заноса, вызванного торможением, водитель в первую очередь должен:

1. Прекратить начатое торможение.

2. Выключить сцепление.

3. Продолжить торможение, не изменяя усилия на педаль.

При разгоне расклад сил прямо противоположный.

Теперь сила инерции направлена назад, а вперёд автомобиль тянут ведущие колёса. И если ведущие колёса надёжно держат дорогу (не буксуют), то и автомобиль ведёт себя идеально, послушно выполняя все желания водителя.

Однако нет никакой гарантии, что левые и правые колёса всегда держатся за дорогу абсолютно одинаково. Мы уже упоминали о возможной разнице давления в шинах, или, скажем, слева проезжая часть сухая, а справа влажная.

Поэтому занос можно получить не только при торможении, но и при ускорении.

Достаточно резко нажать на педаль газа (особенно на скользком покрытии) и ведущие колёса начнут вращаться с пробуксовкой. А любое проскальзывание колёс – это потеря сцепления с дорогой.

Так что во всех случаях рецепт один – ,

то есть в данном случае – уменьшить нажатие на педаль управления подачей топлива.

Задача 39

Как водитель должен воздействовать на педаль управления подачей топлива при возникновении заноса, вызванного резким ускорением движения?

1. Усилить нажатие на педаль.

2. Не менять положения педали.

3. Ослабить нажатие на педаль.

Иногда водителям приходится резко вильнуть при объезде препятствия.

Представим, что водитель, двигаясь со скоростью 60 км/ч, в последний момент решил объехать канализационный люк.

Но ведь резкий поворот направляющих колёс это тоже своеобразное торможение. В прямом направлении скорость автомобиля резко падает, и машина заметно приседает на передние колёса.

А раз есть торможение, сразу же появляется сила инерции, при этом корпус автомобиля уже развёрнут – идеальные условия для заноса!

Летом на сухом асфальте ничего страшного не случится, просто машину качнёт туда-сюда при объезде препятствия.

Но зимой на скользкой дороге занос гарантирован. Более того – в следующее мгновение скользить будут все четыре колеса.

Да и летом, если скорость под сотню, события будут развиваться точно так же.

Что делать?

Да всё то же самое. Как только водитель почувствовал, что автомобиль уходит в занос, надо немедленно избавиться от причины, вызвавшей занос. И теперь уже бог с ним, с этим люком.

Быстро (но плавно!) поворачиваем рулевое колесо в сторону заноса.

Передние колёса «цепляют» дорогу (перестают скользить), управляемость автомобиля восстанавливается, и машина послушно возвращается на свою полосу.

Задача 40

Что следует предпринять водителю для предотвращения опасных последствий заноса автомобиля при резком повороте рулевого колеса на скользкой дороге?

1. Быстро, но плавно повернуть рулевое колесо в сторону заноса, затем опережающим воздействием на рулевое колесо выровнять траекторию движения автомобиля.

2. Выключить сцепление и повернуть рулевое колесо в сторону заноса.

3. Нажать на педаль тормоза и воздействием на рулевое колесо выровнять траекторию движения.

Пришло время поговорить о различии в управлении автомобилем и

И тот, и другой совершенно одинаково уходят в занос. Но вот выбираются из заноса по-разному. Связано это с тем, что задние колёса автомобиль, а передние – автомобиль.

Представьте человека, который привязал к спинке санок палку и пытается ею толкать эти санки.

Ведь они тут же начнут складываться влево или вправо. То есть по аналогии с автомобилем заднюю ось будет заносить толкающее усилие.

Если же человек догадается привязать палку или просто веревку спереди и потянет санки, то они будут следовать за ним, как нитка за иголкой без всяких заносов.

Именно этим и отличается передний привод от заднего. Если задние колёса толкают массу, расположенную перед ними, то передние колёса тянут массу, расположенную после них.

Именно поэтому, выходя из заноса на заднем приводе, мы плавно уменьшаем нажатие на педаль газа, пытаясь усмирить центробежную силу и восстановить управляемость автомобиля.

И именно поэтому на переднем приводе, мы слегка увеличиваем нажатие на педаль газа, чтобы передние колёса вытащили нас из заноса.

Итак, на повороте возник занос задней оси автомобиля (задние колёса скользят по дороге, и центробежная сила несёт их на обочину). И именно задние колёса у нас ведущие.

Если сейчас добавить крутящий момент на ведущие колёса (то есть нажать на педаль газа) ситуация только усугубится – мало того, что задние колёса скользят, так теперь ещё и буксуют, и сцепление с дорогой потеряно окончательно.

В то же время нельзя и нажимать на педаль тормоза или резко бросать газ – в этом случае к центробежной силе добавиться ещё и сила инерции, и это только усилит занос.

Вспоминаем наш общий универсальный принцип – надо избавиться от причины, вызвавшей занос.

А заносит нас центробежная сила. Ну, совсем-то от неё избавиться невозможно, но можно её уменьшить, если снизить скорость.

Только снижать скорость нужно плавно, слегка уменьшая подачу топлива, одновременно поворачивая рулевое колесо в сторону заноса.

После того как управляемость автомобиля восстановится, завершаем поворот.

Задача 41

Что следует предпринять, если на  повороте возник занос задней оси заднеприводного автомобиля?

1. Увеличить подачу топлива, рулевым колесом стабилизировать движение.

2. Притормозить и повернуть рулевое колесо в сторону заноса.

3. Значительно уменьшить подачу топлива, не меняя положения рулевого колеса.

4. Слегка уменьшить подачу топлива и повернуть рулевое колесо в сторону заноса.

И опять на повороте возник занос задней оси автомобиля. Только на этот раз автомобиль переднеприводной.

Как вы думаете, если сейчас повернуть рулевое колесо в сторону заноса и добавить крутящий момент на ведущие колёса, вытянут ли передние колёса нас из заноса?

Только помните!

Наращивать давление на педаль газа нужно слегка, очень плавно и очень осторожно, не допуская пробуксовки передних колёс. Как же они будут тянуть, если начнут буксовать?

Задача 42

На повороте возник занос задней оси переднеприводного автомобиля. Ваши действия?

1. Уменьшите подачу топлива, рулевым колесом стабилизируете движение.

2. Притормозите и повернёте рулевое колесо в сторону заноса.

3. Слегка увеличите подачу топлива, корректирую направление движения рулевым колесом.

4. Значительно  увеличите подачу топлива, не меняя положение рулевого колеса.

Задача 43

Устранение заноса задней оси путём увеличение скорости возможно:

1. Только на переднеприводном автомобиле.

2. Только на заднеприводном автомобиле.

3. На любом автомобиле из перечисленных.

Современные автомобили снабжены всевозможными устройствами, помогающими водителю избегать неприятностей на дороге.

К числу таких умных устройств, прежде всего, относится – антиблокировочная тормозная система.

Однако следует знать, что антиблокировочная система очень хороша только на прямолинейных участках. При торможении она так умело перераспределяет тормозное усилие по колёсам автомобиля, что все четыре колеса всегда надёжно держатся за дорогу. А это, в свою очередь, исключает занос автомобиля.

Но против бокового усилия, то есть против центробежной силы, возникающей на повороте, АБС бессильна.

На сухом покрытии центробежная сила может попросту опрокинуть автомобиль.

На скользком покрытии та же центробежная сила может легко занести заднюю ось автомобиля…

… или даже полностью снести автомобиль с дороги. И тут никакая АБС не поможет.

Задача 44

Исключает ли антиблокировочная тормозная система (АБС) возможность возникновения заноса или сноса при прохождении поворота?

1. Полностью исключает возникновение только заноса.

2. Полностью исключает возникновение только сноса.

3. Не исключает возможность возникновения сноса или заноса.

Учебный предмет «Основы управления транспортными средствами» / КонсультантПлюс

Задача 1.

Двигаясь в прямом направлении, Вы попали на небольшой участок обледенелой дороги. Что следует предпринять в такой ситуации?

1. Не меняя положения рулевого колеса и скорости движения, проехать скользкий участок дороги.

2. Не меняя положения рулевого колеса, выключить передачу и двигаться накатом.

3. Не меняя положения рулевого колеса, увеличить скорость на этом участке.

Задача 2.

Как влияет увеличение скорости движения на величину центробежной силы при повороте?

1. Центробежная сила увеличивается.

2. Центробежная сила не изменяется.

3. Центробежная сила уменьшается.

Задача 3.

Как должен действовать водитель, если произошел внезапный разрыв шины переднего колеса автомобиля?

1. Пытаться сохранить прямолинейное движение и резко затормозить.

2. Пытаться сохранить прямолинейное движение и плавно затормозить до полной остановки автомобиля.

Задача 4.

Какое транспортное средство, движущееся во встречном направлении, создает иллюзию, что оно движется с большей скоростью, чем в действительности?

1. Транспортное средство, имеющее большие габариты (автопоезд, автобус).

2. Мотоцикл.

3. Легковой автомобиль.

Задача 5.

В каком случае при движении на повороте дороги устойчивость автомобиля будет выше?

1. При движении с большей скоростью.

2. При движении с меньшей скоростью.

Задача 6.

Какие последствия может вызвать размещение тяжелого груза на багажнике, установленном на крыше легкового автомобиля?

1. Уменьшит устойчивость автомобиля против опрокидывания.

2. Увеличит устойчивость автомобиля против опрокидывания.

3. Уменьшит длину тормозного пути автомобиля.

Задача 7.

В каком случае создается иллюзия, что скорость автомобиля меньше, чем в действительности?

1. При движении по дороге, проходящей на открытой местности.

2. При движении по лесной дороге.

Задача 8.

Может ли произойти боковой занос автомобиля, оборудованного антиблокировочной системой тормозов (ABS) при движении на закруглении дороги?

1. Может.

2. Не может.

Задача 9.

Что рекомендуется водителю при движении по дороге, покрытой грязью?

1. Увеличить интервал и дистанцию, снизить скорость движения.

2. Уменьшить интервал и дистанцию.

3. Снизить скорость движения.

Задача 10.

Влияет ли на устойчивость автомобиля величина радиуса поворота дороги?

1. Влияет.

2. Не влияет.

Правильные ответы

Открыть полный текст документа

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

17.05.2017

центробежная, пдд, автошкола

« Предыдущая страница Следующая страница »

Навигация

Стоимость обучения

Контакты

  • Автошкола на Сортировке (Техническая 32)
  • Автошкола на Шарташском рынке

Обучение в автошколе

Наше сообщество

Полезные ресурсы

Последние добавленные

Новости автошколы

Грядущие изменения в ПДД

Лицензия

Последние фото

Центробежная сила на повороте

Величина центробежной силы на повороте увеличивается пропорционально квадрату скорости,(Билет37,в19)и снижение скорости приведет к уменьшению этой силы.(Билет33,в19) Центробежная сила, наклоняющая автомобиль на повороте, условно приложена в его центре тяжести. Более устойчив автомобиль на повороте без груза и пассажиров, так как в этом случае у него самое низкое расположение центра тяжести.(Билет8,в19) На повороте из-за действия центробежной силы (всегда направлена к наружному закруглению дороги) автомобиль может смещаться. При левом повороте возможно его сползание в кювет, при правом — выезд на соседнюю или встречную полосу. С учетом вышеизложенного выбирайте безопасные траектории прохождения поворота.

При правом повороте направляйте автомобиль от левого края полосы к правому (Билет16,в19). При левом повороте — от правого края полосы к левому. (Билет32,в19).

Скорость, обгон, видимость, свет. При повороте прицеп автопоезда смещается к центру поворота (к внутреннему закруглению дороги). Учитывайте эту особенность при взаимном маневрировании с автопоездами.(Билет35,в19) С увеличением скорости движения поле зрения сужается, так как водитель в такой ситуации вынужден переводить взгляд дальше от автомобиля, чтобы контролировать ситуацию впереди на большем расстоянии.

В темное время суток и в пасмурную погоду скорость встречного автомобиля воспринимается ниже, чем в действительности, что является опасным. Также имейте в виду, что скорость крупногабаритного транспорта водители склонны переоценивать, а небольших автомобилей и мотоциклов — недооценивать. (Билет17,в20).Расстояние до предметов в условиях тумана представляется большим, чем в действительности (Билет5,в20).

Не следует вплотную двигаться за транспортным средством, которое Вы хотите обогнать. В этом случае обзор дороги сужен, и из такого положения приступать к обгону нельзя.(Билет34,в19) Значительное влияние на безопасность движения оказывает эмоциональное состояние водителя. Оно во многих случаях определяет правильность и точность действий. Известно, что радостные переживания делают человека бодрым и уверенным. В результате его действия оказываются более точными, быстрыми и координированными. Неприятности, тяжелые переживания приводят к противоположным результатам. Особенно это отражается на внимании: человек, поглощенный своими переживаниями, становится более рассеянным.

Типичными признаками наступившего утомления являются сонливость, вялость, притупление внимания. В этом случае водитель должен прекратить движение и отдохнуть, иначе он может заснуть за рулем.(Билет 6,в20)

Компенсировать недостаточно быструю реакцию Вы сможете, заранее прогнозируя развитие дорожных ситуаций.

Водитель должен вести транспортное средство с учетом видимости в направлении движения (пункт 10.1 Правил). При движении в условиях плохой видимости следует выбирать скорость исходя из того, чтобы остановочный путь был меньше расстояния видимости. (Билет25,в19) (Билет35,в20) Это позволит Вам остановить автомобиль на просматриваемом в данный момент участке местности.

Если остановочный путь превышает расстояние видимости, значит, Вы едете с опасной для данных условий скоростью.

При приближении к вершине подъема в темное время суток всегда следует переключить дальний свет на ближний (Билет10,в19),чтобы не ослепить водителя встречного транспортного средства, которое в данный момент Вы можете еще не видеть.

Блики снежинок в дальнем свете фар представляют собой очень красивое зрелище, однако ослепляют водителя. Ближний свет фар ложится световым пятном на дорогу непосредственно перед автомобилем и в сочетании с противотуманными фарами обеспечит наилучшую видимость в условиях сильной метели. (Билет38,в19)

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 2

При потере сцепления колес с дорогой из-за образования под ними «водяного клина»,(Билет31,в19) так называемое аквапланирование, автомобиль становится неуправляемым. Бороться с этим явлением можно только снижением скорости, применяя торможение двигателем, чтобы не вызвать занос автомобиля. Действие сильного бокового ветра наиболее опасно при выезде с закрытого участка дороги на открытый,(Билет21,в19) (Билет40,в19) так как в этом случае автомобиль может неожиданно для водителя потерять курсовую устойчивость. Обычно перед такими участками устанавливают предупреждающий знак 1.27 «Боковой ветер». Увидев такой знак, будьте готовы к возможному отклонению автомобиля от заданного курса, заблаговременно снизьте скорость. Когда правые колеса автомобиля наезжают на неукрепленную и влажную обочину, а левые остаются на проезжей части (под ними больший коэффициент сцепления, чем под правыми), рекомендуется, не прибегая к торможению (чтобы не спровоцировать занос), плавно вернуть автомобиль на проезжую часть. (Билет1,в19) Двигаться по глубокому снегу следует на заранее выбранной пониженной передаче(Билет7,в19), которая исключала бы остановку автомобиля и последующее буксование колес при трогании. После проезда через водную преграду из-за попадания воды в ступицы колес значительно снижаются тормозные свойства автомобиля. Для восстановления прежней эффективности торможения следует просушить тормозные колодки, двигаясь на небольшой скорости, непродолжительным многократным нажатием на педаль тормоза.(Билет29,в19) При длительном торможении с выключенным сцеплением (передачей) на крутом спуске автомобиль под действием собственного веса разгоняется. Для поддержания постоянной скорости движения в этом случае водитель вынужден использовать рабочую тормозную систему (нажатие на педаль тормоза). При таком длительном использовании рабочей тормозной системы возможен перегрев тормозных механизмов и уменьшение эффективности торможения.(Билет23,в19) При торможении двигателем на крутом спуске выбирайте передачу, исходя из следующих условий: чем круче спуск, тем ниже передача. (Билет15,в19) Это позволит поддерживать постоянную невысокую скорость движения и уверенно управлять автомобилем. Правильное положение рук на руле — примерно в секторах от «без четверти три до без десяти два», если принять руль за циферблат часов. Такое расположение рук легко позволяет повернуть руль в любую сторону.(Билет30,в19) При трогании на подъеме стояночный тормоз следует начинать отпускать одновременно с началом движения(Билет39,в19), чтобы избежать скатывания автомобиля (при отпускании до начала движения) и остановки двигателя (при запаздывании отпускания). При парковке автомобиля на подъеме или спуске дороги с тротуаром передние колеса поверните так, чтобы автомобиль собственным весом прижимал их к тротуару.(Билет11,в19) На дороге с обочиной колеса поверните вправо по ходу движения, т. е. в сторону обочины. Тогда при несанкционированном движении автомобиль откатится на обочину, а не на проезжую часть.(Билет 6,в19)

Разгон-торможение, расход топлива, разворот с использованием прилегающих территорий Вероятность возникновения аварийной ситуации при движении в плотном транспортном потоке будет меньше, если скорость Вашего автомобиля будет равна средней скорости потока. (Билет 5,в19) При плавном разгоне и плавном торможении Вам и Вашим пассажирам будет комфортно. Кроме того, такой стиль вождения обеспечит наименьший расход топлива (Билет22,в19). Значительно увеличивают расход топлива резкие разгоны и длительное движение на пониженных передачах.(Билет14,в19) Правила запрещают движение задним ходом на перекрестках. Въезды на прилегающие территории (во дворы, на автозаправочные станции, предприятия и т. п.) не считаются перекрестками. Поэтому на двухполосных дорогах, в местах, где нет сплошной линии разметки, удобно выполнять разворот с использованием въездов на прилегающие территории.

Если прилегающая территория расположена справа по ходу движения (Билет6,в12), то, миновав въезд на нее, включите правый указатель поворота и остановитесь. Затем, убедившись в безопасности движения задним ходом, въезжайте на прилегающую территорию. При этом маневре на автомобиле должен быть включен правый указатель поворота. Затем, оказавшись лицом к дороге, включайте левый указатель поворота и, уступив транспорту, находящемуся на дороге, и пешеходам, путь движения которых Вы пересекаете, выезжайте с прилегающей территории.

Если прилегающая территория расположена слева (Билет9,в19), то, включив левый указатель поворота и пропустив встречный транспорт и пешеходов, путь движения которых Вы пересекаете, въезжайте на прилегающую территорию. Затем, убедившись в безопасности движения, включите правый указатель поворота и задним ходом выезжайте на дорогу.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:



КАК СПРАВИТЬСЯ С ЗАНОСОМ | Наука и жизнь

Автомобиль следует по нормальной траектории, затем его заднюю часть неожиданно заносит влево.

Действие центробежной силы частично поглощается упругими элементами подвески.

Положение рук водителя на рулевом колесе во время вывода автомобиля из заноса.

Когда возникает
угроза заноса, например, на
скользкой или мокрой дороге либо на
неожиданном крутом повороте, нужно
быть особенно внимательным.
Напомним, что время реакции
водителя от начала заноса до
поворота рулевого колеса или
любого другого ответного действия
составляет в среднем три четверти
секунды, а автомобиль за это время
пробегает около 20 метров. Опытный
водитель чувствует, когда
автомобиль может занести, умеет
предотвратить занос и выйти из
него, потому что знает, как поведет
себя автомобиль и что надо делать в
критической ситуации.

Во время
движения по прямой на автомобиль
действуют, с одной стороны, сила
тяжести и сила тяги, величина
которой зависит от мощности,
развиваемой двигателем, с другой -
сила трения колес, возникающая в
точках их контакта с дорогой, и сила
сопротивления, создаваемая на
тормозных барабанах или дисках при
нажатии на педаль тормоза. Как
только передние колеса
поворачиваются, ситуация
осложняется.

Во-первых, в
точках контакта шин с дорогой
возникает боковая сила,
перпендикулярная направлению
движения, которая заставляет
автомобиль отклоняться в сторону.
(Подробнее об этом см. «Наука и
жизнь» № 5, 1999 г.) Во-вторых,
вступает в действие центробежная
сила, которая стремится удалить
автомобиль от центра поворота. Если
в этот момент прибавить газ, то
центробежная сила резко
возрастает. Она как бы
«выталкивает» автомобиль к
внешней обочине и выводит его на
больший радиус (при повороте
налево) или, что еще хуже,
«кидает» на полосу встречного
движения (при правом повороте).
Такое может случиться, если
сцепление колес с дорогой
недостаточно. Чтобы справиться с
автомобилем в подобной ситуации,
нужно ослабить действие
центробежной силы, а для этого
необходимо знать, как она
действует.

Величина
центробежной силы зависит прежде
всего от радиуса поворота: чем
радиус поворота больше, тем она
меньше. Отсюда — первое правило:
водитель должен максимально
увеличить радиус поворота,
используя всю разрешенную
правилами дорожного движения
ширину проезжей части. С другой
стороны, центробежная сила изменяется
пропорционально квадрату скорости.
(Это значит, что на скорости 100 км/ч
она в четыре раза выше, чем на
скорости 50 км/ч. ) Отсюда — второе
правило: прежде чем начать поворот,
надо достаточно снизить скорость.

Никогда резко не
тормозите. Это может только
спровоцировать занос, но никогда не
поможет, если он уже начался. Только
очень легкое (лучше всего дробное)
притормаживание может улучшить
сцепление колес с дорогой.

Восстановить
устойчивость автомобиля можно и
умеренным нажатием на педаль
управления подачей топлива, или на
педаль газа. Но не забывайте, что
этот прием поможет
«защититься» от заноса только
на переднеприводном автомобиле.
Если же ведущие колеса у него
задние, то, наоборот, нужно плавно
отпустить педаль газа и ехать
помедленнее. Последняя
рекомендация относится и к
полноприводному автомобилю.

Умелые действия
рулевым колесом — лучшее средство
борьбы с заносом. Когда все четыре
колеса сцеплены с дорогой, повороту
с большим радиусом стоит
предпочесть несколько избыточное
поворачивание рулевого колеса. Его
нужно выполнять безошибочно, четко
и быстро. Происходит это далеко не
всегда. В критической ситуации
водитель редко выбирает нужный
угол поворота руля. Резкий
избыточный поворот может направить
автомобиль к противоположной
обочине. Пытаясь вернуть его на
свою полосу движения, водитель
часто совершает вторую ошибку -
слишком резко выворачивает руль в
обратную сторону. Помните:
чрезмерный поворот рулевого колеса
в обратную сторону приводит к
аварии чаще, чем собственно занос.

Важно знать и о
том, что центробежная сила
стремится опрокинуть автомобиль на
внешнюю сторону поворота,
воздействуя на его центр тяжести.
Положение этой точки меняется в
зависимости от того, как автомобиль
нагружен, но всегда располагается
несколько выше осей колес, либо
посередине между ними, либо ближе к
передней или задней оси. Если
водрузить несколько тяжелых
чемоданов на крышу, то центр
тяжести займет самое высокое
положение, при котором автомобиль
наименее устойчив. Но даже в этом
случае он может накрениться до
определенного предела, не рискуя
опрокинуться, потому что в действие
вступают силы упругости узлов
подвески. Шины сплющиваются,
рессоры прогибаются, и подвеска
поглощает значительную часть
центробежной силы, возникающей при
повороте автомобиля.

Крайне важное
условие вывода автомобиля из
заноса — правильное положение рук
на рулевом колесе. Если представить
руль в виде циферблата часов, то
руки должны лежать на нем на уровне
цифр 10 и 2. Только в этом случае
действия водителя будут
скоординированными и правильными.


Литература

Бонн
Андре. Мастерство управления
автомобилем. — М.: Транспорт, 1976.

Реймпель
И. Шасси автомобиля. Рулевое
управление. — М.: Машиностроение,
1987.

Как выбрать безопасную скорость? Часть 4

Или как выбрать скорость в повороте

В прошлых статьях я рассказал об общих принципах выбора безопасной скорости движения, о выборе скорости при недостаточной и ограниченной видимости, о выборе скорости во дворах и при движении задним ходом, о скорости на заснеженной дороге. Эта статья посвящена выбору безопасной скорости в повороте.

На наших курсах по безопасному вождению и контраварийной подготовке водителей мы обычно задаем вопрос слушателям «какова безопасная скорость в повороте?» и часто слышим что-то вроде «20 км/ч» или «не более 50 км/ч». Такие ответы не вполне корректны, поскольку скорость в повороте зависит от многих параметров. Более того, скорость в повороте принято разделять на безопасную и предельную, и они отличаются друг от друга. Объясню, что имею в виду, и для начала приведу пару физических выражений.

Предельная скорость в повороте

Предельная скорость прохождения поворота – скорость, при которой автомобиль движется на грани сцепления шин с дорогой. При движении с этой скоростью у водителя нет права на ошибку: невозможно довернуть, если не вписываешься в поворот, невозможно затормозить, если на пути оказалось препятствие, невозможно добавить газу, если решил уйти от бокового столкновения. Конечно, совершить все эти действия можно, но машина не послушается – она уйдет в занос или снос, в зависимости от ситуации. 1/2

То есть физически скорость зависит от сцепления шин с дорогой (читай, от состояния шин и от типа дорожного покрытия – асфальт, дождь, снег, лед) и от радиуса кривизны поворота. Чем круче поворот и чем более скользкое покрытие и менее цепкие шины, тем при более низкой скорости машина «улетит» с дороги. Чем более пологий поворот, чем менее скользкое покрытие и более цепкие шины, тем с большей скоростью можно его пройти.

Как вы понимаете, ответ «не более 50» или любой другой, содержащий цифры, некорректен, поскольку зависит как минимум от трех перечисленных параметров.

Добавим сюда еще ряд параметров, которые влияют на скорость прохождения поворота:

  • высота центра тяжести машины: спорткар пройдет поворот всегда быстрее внедорожника при прочих равных условиях;
  • жесткость подвески: жесткая подвеска – «быстрее» мягкой;
  • соотношение высоты профиля шин к ширине: более широкие и низкопрофильные шины – «быстрее» узких и высокопрофильных;
  • тип привода: на асфальте самый быстрый задний привод, на снегу – полный. Подробнее о различиях типов приводов читайте в статье «…………»;
  • мастерство водителя – и, заметим, что для профессионала скоростные пороги могут быть, скажем, вдвое больше, чем у новичка.

Безопасная скорость в повороте

И это я пока писал о физически предельной скорости прохождения поворота, а для повседневных городских условий движения более актуально понятие безопасной скорости. Ее я охарактеризовал бы так: безопасная скорость в повороте – комфортная для водителя скорость, при которой сохраняется запас сцепления шин с дорогой, достаточный для совершения любого маневра с целью предотвращения ДТП: изменение траектории, торможение, ускорение.

Безопасная скорость всегда меньше предельной, и сложно сказать, насколько именно. Соответственно, безопасную скорость выразить в конкретных цифрах еще сложнее. Какой крутизны поворот? Какое дорожное покрытие? Какой автомобиль? Какова квалификация водителя? От ответов на эти вопросы будет зависеть безопасная скорость.

И что же, задача нерешаема? Решаема. И вот каким образом. Все на самом деле очень просто. Есть два критерия, которые помогут вам определить, с безопасной ли скоростью вы двигаетесь. Один из них объективный, другой субъективный.

Субъективный критерий выбора скорости в повороте

Этот критерий – степень нажатия педали газа. Скажу просто: если на дуге поворота вы удерживаете педаль газа в слегка нажатом положении, вы проходите поворот правильно и безопасно. Если нет – неправильно.

Если проходите поворот без газа, уже неважно, где находится правая нога – в воздухе, на тормозе… И неважно уже, где левая – нажимает на сцепление или нет – все это автоматически неправильно. Если вас в автошколе учили проходить повороты с нажатой педалью сцепления и притормаживая – это худшее, что вообще можно придумать. И на нейтральной передаче – то же самое… Почему? К скорости это отношения не имеет, просто машина во время движения всегда должна находиться на передаче – так безопаснее. Подробнее об этом читайте в статье «Движение накатом».

Если передача включена и педаль сцепления не нажата, но нога не жмет на газ или, еще хуже, жмет на тормоз – тоже неправильно. Почему? Тут несколько моментов. Давайте разберемся.

Во-первых, педали газа и тормоза – это не только педали скорости, но и педали, изменяющие распределение веса между осями автомобиля. И любое замедление на повороте приводит к облегчению задней оси, что чревато заносом.

Во-вторых, нажатая педаль газа в повороте нужна как контраварийный инструмент на случай заноса или сноса – чтобы была возможность ее отпустить и затормозить двигателем при возникновении одной из этих критических ситуаций. Но все это пока не говорит нам о выбранной скорости.

А в-третьих, почему водитель вообще тормозит? Потому что выбранная скорость движения его в данный момент не устраивает. То же самое относится и к отпущенной педали газа, ведь отпущенный газ = слегка нажатый тормоз, это тоже торможение, просто менее интенсивное. Следовательно, если вас устраивает скорость, если вам комфортно с этой скоростью вести машину, вы спокойно поддерживаете ее постоянной с соответствующим нажатием на педаль газа.

Поэтому безопасная скорость движения по дуге поворота – скорость, при которой вам не хочется тормозить, а наоборот, хочется чуть-чуть нажать на педаль газа для поддержания постоянной скорости или небольшого ускорения. А отпущенная педаль газа или, тем более, нажатая педаль тормоза в повороте – верный признак превышения безопасной скорости.

Объективный критерий выбора скорости в повороте

Еще один критерий – удержание машины в пределах занимаемой полосы. Если вы без проблем удерживаете машину в полосе, значит со скоростью все хорошо. Если же авто пытается покинуть полосу и заехать в соседнюю, значит, вы немного переборщили со скоростью.

К примеру, вы едете по дороге, где поворачивают несколько полос одновременно (скажем, съезд с Большого каменного моста на Моховую ул. или заезд на него со Знаменки в г. Москве). Вы хотите пройти поворот по одной полосе, и в процессе поворота чувствуете, что полосы не хватает и хорошо бы перестроиться на соседнюю. Это и есть превышение безопасной скорости. Если же вы заранее планировали повернуть с использованием соседней полосы, это нормально. То есть я пишу о соответствии «план/факт». Хотели по одной, прошли по двум, или хотели по двум, а прошли по трем – превышение скорости. Если же хотели по одной, прошли по одной, или хотели по трем, прошли по трем – скорость в норме.

Скорость в закрытом повороте

А если поворот закрытый? В закрытом повороте, то есть, в повороте, который не просматривается от начала до конца дуги, скорость нужно выбирать, исходя из видимости, о чем я писал в двух прошлых статьях. То есть при входе в закрытый поворот имеет смысл предположить наличие на дороге препятствия, которое вы пока не видите и перед которым вам, возможно, придется остановить машину. И скорость должна быть такой, чтобы вы без проблем смогли это сделать. С учетом того, что вам понадобится примерно 1 секунда на реагирование и что на дуге при повернутом руле машина тормозит заметно хуже, чем на прямой. Вот и решайте. Тут рекомендаций в числах я дать не могу, все зависит от расстояния видимости, от скользкости покрытия, от крутизны поворота. Оценка чисто субъективная и она выводится с помощью ответа на следующий вопрос: «смогу ли я сейчас – в этом месте и с этой скорости – остановить машину, если из-за поворота покажется сломавшийся автомобиль?» Ответьте честно сами себе на этот вопрос и поймете, безопасная у вас скорость или нет.

Как выбрать безопасную скорость в повороте? Итоги

Подведу итоги статьи:

  • Безопасная скорость в повороте: скорость, при которой вам комфортно двигаться, удерживая нажатой педаль газа,  и при которой вы без проблем удерживаете машину в занимаемой полосе движения. В цифрах – зависит от конкретного поворота.
  • Безопасная скорость в закрытом повороте: скорость, при которой в случае появления препятствия из-за поворота вы успеете среагировать и остановить машину, избежав столкновения с ним. В цифрах – зависит от конкретного поворота.

В следующей статье – о том, как правильно выбрать скорость в транспортном потоке.

Продолжение следует…

Как зависит центробежная сила от скорости движения автомобиля на повороте

Главная » Разное » Как зависит центробежная сила от скорости движения автомобиля на повороте

НА ВИРАЖЕ ДОРОГИ — Уроки вождения для начинающих

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.

вернуться к оглавлению «Уроки вождения» Центробежная сила | физика | Центробежная сила Britannica Наблюдайте за тренировкой пилота ВВС Германии, чтобы противостоять нагрузкам полета в центрифуге, которая создает центробежную силу до 9 г . Contunico © ZDF Enterprises GmbH, Майнц его круговой путь (центростремительная сила), но указывает в противоположном направлении.

Подробнее на эту тему

механика: центробежная сила

Согласно принципу относительности Галилея, если законы Ньютона верны в любой системе отсчета, они также верны в любой другой системе отсчета …

Камень, вращающийся в горизонтальной плоскости на конце веревки, привязанной к столбу на земле, постоянно меняет направление своей скорости и, следовательно, имеет ускорение к столбу.Это ускорение равно квадрату его скорости, деленному на длину струны. Согласно второму закону Ньютона, ускорение вызвано силой, которая в этом случае является натяжением в струне. Если камень движется с постоянной скоростью и гравитацией пренебрегают, натяжение струны, направленное внутрь, является единственной силой, действующей на камень. Если нить обрывается, камень из-за инерции будет продолжать идти по прямой линии, касающейся его предыдущего кругового пути; он не движется во внешнем направлении, как если бы центробежная сила была реальной.

Хотя это не реальная сила в соответствии с законами Ньютона, концепция центробежной силы полезна. Например, при анализе поведения жидкости в отделителе сливок или центрифуге удобно изучать поведение жидкости относительно вращающегося контейнера, а не относительно Земли; и чтобы законы Ньютона были применимы в такой вращающейся системе отсчета, в уравнения движения должны быть включены сила инерции или фиктивная сила (центробежная сила), равная и противоположная центростремительной силе.В системе координат, прикрепленной к вращающемуся камню, камень находится в покое; чтобы получить сбалансированную систему сил, необходимо включить центробежную силу наружу.

Центробежная сила может быть увеличена путем увеличения скорости вращения или массы тела или уменьшения радиуса, который является расстоянием тела от центра кривой. Увеличение массы или уменьшение радиуса увеличивает центробежную силу в прямой или обратной пропорции соответственно, но увеличение скорости вращения увеличивает ее пропорционально квадрату скорости; то есть увеличение скорости в 10 раз, скажем, с 10 до 100 оборотов в минуту, увеличивает центробежную силу в 100 раз. Центробежная сила выражается в виде кратного г , символа для нормальной гравитационной силы (строго говоря, ускорения под действием силы тяжести). Центробежные поля более 1 000 000 000 г были изготовлены в лаборатории с помощью устройств, называемых центрифугами.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня , Примеры центростремительной и центробежной силы

Центростремительная сила — это сила, которая удерживает тело в круге. Это также называется центром поиска силы. Сила, удерживающая тело от центра круга, называется центробежной силой. Банковские дороги, сушилка для стиральной машины, отделитель крема — вот некоторые примеры центростремительной и центробежной силы.

Что такое центростремительная сила?

Центростремительная сила — это сила, которая удерживает тело на изогнутой траектории.Его направление всегда перпендикулярно движению тела и к неподвижной точке центра кривизны траектории. Сэр Исаак Ньютон объяснил это как «силу, с помощью которой объекты притягиваются или каким-либо образом к точке как к центру. В ньютоновской механике сила тяжести обеспечивает центростремительную силу для астрономических орбит.
Объяснение:
Рассмотрим тело, движущееся с равномерной скоростью по круговой траектории. В этом случае скорость изменяется только по направлению, а не по величине.Применяя первый закон движения Ньютона, мы обнаруживаем, что на частицу должна действовать какая-то внешняя сила. Без присутствия внешней силы скорость не может измениться. Поскольку скорость постоянно меняется, поэтому внешняя сила должна действовать непрерывно.
Направление внешней силы таково, что изменяется только направление скорости. Это возможно, только если сила всегда действует под прямым углом к ​​скорости. Направление скорости тела вдоль касательной к окружности в каждой точке, поэтому внешняя сила должна действовать под прямым углом к ​​касательным к окружности в каждой точке. Поскольку радиус и касательная всегда перпендикулярны друг другу, поэтому внешняя сила должна действовать вдоль радиуса круга в каждой точке. Другими словами, сила всегда направлена ​​к центру круга в каждой точке. Эта точка называется центростремительной силой.

Уравнение

Рассмотрим объект массы «m», движущийся по окружности радиуса «r» с постоянной скоростью «v». Центростремительное ускорение «ac» объекта имеет вид:

От каких факторов зависит центростремительная сила?
  • Это зависит от массы m движущегося тела.
  • Квадрат его скорости.
  • Взаимная величина радиуса круга.
Примеры центростремительной силы в повседневной жизни
  • Луна, вращающаяся вокруг Земли, является примером центростремительной силы.
  • Гравитационная сила Земли обеспечивает необходимую центростремительную силу.
Применение центростремительной силы в повседневной жизни

В нашей повседневной жизни есть несколько применений центростремительной силы, которые приведены ниже:

  • Банковское дело дорог.
  • Стиральная машина с сушкой.
  • Кремовый сепаратор.

Что вы подразумеваете под дорожным покрытием?
Поднятие внешнего края дорог называется креном дорог.
Почему дороги накренились?

Когда автомобиль поворачивает, требуется центростремительное усилие, чтобы удерживать его на искривленном пути. Трение между шинами и дорогой обеспечивает необходимую центростремительную силу. Автомобиль будет заносить, если силы трения между шинами и дорогой недостаточно, особенно когда дороги мокрые.Эта проблема решается путем кренения изогнутых дорог. Покрытие дороги означает, что внешний край дороги поднят. Представьте, что транспортное средство обеспечивает необходимую центростремительную силу при повороте. Таким образом, крен дорог предотвращает занос транспортных средств и делает вождение безопасным.
Сушилка для стиральной машины:
Сушилка для стиральной машины является вращающейся корзиной. Он имеет перфорированную стенку с большим количеством мелких отверстий в цилиндрическом роторе. Крышка контейнера закрывается после помещения в нее мокрой одежды.Когда он вращается с высокой скоростью, вода из мокрой одежды вытесняется через эти отверстия из-за отсутствия центростремительной силы.
Что такое крем-сепаратор?
Большинство современных заводов используют сепараторы для контроля факта различных продуктов.
Как отделить сливки от молока?
Сепаратор — это высокоскоростной спиннер. Действует по тому же принципу центрифужных машин. Чаша вращается с очень высокой скоростью, в результате чего более тяжелое содержимое молока перемещается в чаше наружу, толкая более легкое содержимое внутрь к оси вращения.Крем светлее других компонентов молока. Таким образом, обезжиренное молоко, которое плотнее сливок, собирается на наружной стенке чаши. Более легкая часть крема выдвигается к центру, откуда он собирается через трубу.

Что такое центробежная сила?

В механике центробежная сила — это сила, также называемая псевдосилой, которая, по-видимому, действует на все объекты при просмотре во вращающейся системе отсчета. Его направление находится вдали от оси, проходящей от начала координат системы координат, и параллельно оси вращения.Типичными примерами центробежной силы являются центрифуги, центробежные насосы, центробежные регуляторы и центробежные муфты, а также центробежные железные дороги, планетарные орбиты и изогнутые изгибы.
Реакция центростремительной силы называется центробежной силой.
Объяснение:
Рассмотрим камень, который привязан к струне, движущейся по кругу. Необходимая центростремительная сила действует на камень через струну, которая удерживает его для движения по кругу.
Согласно третьему закону движения Ньютона, существует реакция этой центростремительной силы.Центростремительная реакция, которая вытягивает струну наружу, называется центробежной силой.

Примеры центробежной силы в повседневной жизни

Центростремительная сила против центробежной силы
Центростремительная сила Центробежная сила
1: Это сила, которая заставляет тело двигаться по кругу. 1: Это сила, которая удерживает тело от круга.
2: Это настоящая сила. 2: Это фиктивная сила.
3: Направление к центру круга. 3: его направление от центра круга.
4: Это наблюдается в инерциальной системе отсчета. 4: Не наблюдается в инерциальной системе отсчета.

Видео центростремительных и центробежных сил:

.

изгибов и углов | Как автомобиль работает

Водителю никогда некого обвинять, кроме него самого, если он сходит с дороги на повороте. Результаты могут быть катастрофическими, особенно если такое безрассудное вождение приводит к столкновению с другим транспортным средством. Тем не менее, водители часто не считают себя виновными — могут быть даны оправдания выпуклость дорога дорога жирная или поворот неожиданный. Любой из них может быть фактором в несчастный случай , но никогда не причина. Причина ухода с дороги всегда кроется в плохой езде в той или иной форме.

Поворотные силы

Оптимальная линия для преодоления правого или левого поворота на дороге с двусторонним движением. «Выпрямление» кривой таким образом устраняет некоторую опасность от поворотов на дорогах, но не следует предпринимать попытки, если это предполагает смену полосы движения с другим движением поблизости, и не пересекайте центральную линию, если вы не уверены, что нет машина едет в другую сторону.

Стоит проанализировать сил которые действуют на автомобиль, когда его поворачивают за угол.Импульс автомобиля принимает его по прямой линии (точно так же, как мяч для гольфа ударил прямо и прямо по фарватеру), пока водитель не поворачивает руль. Передние колеса перемещаются в положение под углом к ​​прямому пути, по которому они идут, и автомобиль начинает поворачивать на поворот. С этой точки зрения центробежная сила начинает действовать, пытаясь вытолкнуть машину наружу так же, как кусок веревки с грузом на конце напрягается, когда вы раскачиваете его в воздухе. Эта сила ощущается внутри автомобиля, когда она отталкивает вас в кресле, в сторону от поворота.Автомобиль с мягкой подвеской также реагирует, скатываясь по пружинам с внешней стороны.

шины должны работать усерднее, чтобы противостоять центробежной силе, поскольку они подвергаются этому искривленному пути, и те, кто на ведомых колесах, также должны иметь дело с передачей мощности на дорогу. Чем быстрее пройден поворот, тем тяжелее должны работать шины. Само собой разумеется, что наступает момент, когда водитель может просить слишком много своих шин, заставляя их постепенно терять свою хватку; начнется занос, и машина может выехать с дороги.

Правильный курс через изгиб

Избегание чрезмерной скорости в поворотах — это, безусловно, предпосылка безопасного вождения, но также важно делать изгибы как можно более плавно. Гладкость позволяет водителю поворачивать на поворотах с разумной скоростью, не создавая чрезмерной нагрузки на шины. Один из способов сделать поворот немного более плавным и безопасным — это слегка «выпрямить» изгиб, но не пересекая центральную линию. Никогда не прорезайте изгиб внутрь, потому что это может поставить под угрозу или беспокоить других участников дорожного движения.То, что вы, возможно, слышали, как гонщики говорят о «выпрямлении» изгиба, не означает, что в прохождении поворотов есть какое-то достоинство; на гонке схема скорость — объект, водители могут использовать всю ширину дороги, и все автомобили движутся в одном направлении. Ничто из этого не относится к общественной дороге. Мы говорим о более мягком варианте «выпрямления» изгиба, при котором допустимо разумно использовать ширину вашей стороны дороги, чтобы ослабить изгиб и улучшить обзор вокруг него.

Давайте возьмем пример правого изгиба. Чтобы пройти лучшую линию, войдите в поворот слева от дороги, затем постепенно двигайтесь немного ближе к середине, чтобы ваши боковые колеса находились близко к центральной белой линии, когда вы проезжаете вершину. Используя эту линию, максимально широкую дугу, вы получите наилучший и самый ранний обзор изгиба и уменьшите центробежную силу на шинах. Все это должно быть сделано с такой тонкостью, что это на самом деле не очевидно для других участников дорожного движения; эта техника никогда не должна быть преувеличена, и вы должны ошибиться в направлении обычной линии, когда есть другой трафик.Если кто-то настолько глуп, чтобы попытаться обогнать вас через поворот, держитесь подальше от ближней стороны и снижайте скорость, чтобы дать ему больше запаса, если из-за ошибки он столкнется с трудностями при встречном движении.

Угловая процедура в деталях

Обобщения, которые можно сделать для процедуры с помощью изгибов, ограничены, но на правых изгибах это должна быть ваша основная программа:

  • По мере приближения поворота проверьте свое зеркало на случай, если кто-то придет сзади или даже подумывает о том, чтобы заскочить до — или, что еще хуже, через — угол.
  • Оцените скорость, с которой вы должны принять поворот и выполнить любое торможение, необходимое для замедления до этой скорости, пока автомобиль все еще движется по прямой. Ваша скорость должна быть такой, чтобы вы всегда могли подняться на расстояние, которое вы видите, чтобы быть чистым.
  • Пока вы продолжаете двигаться по прямой, переключитесь на пониженную передачу, если это кажется необходимым, чтобы ускорение было доступно при выходе из поворота.
  • Примите во внимание пословицу гонщика: «медленно, быстро», хотя не делайте слишком большой акцент на «быстро».
  • Начните поворачивать по кривой, стараясь сделать плавное движение, а не порочный рывок за рулем, который толкнет автомобиль в поворот.
  • Слегка нажмите на акселератор, когда машина реагирует на рулевое управление. Любая машина будет чувствовать себя более устойчивой при небольшой мощности, а не за дросселем, но это должно быть сделано очень мягко и плавно.
  • Посмотрите на вершину и минуйте ее, чтобы убедиться, что выход свободен. На всем протяжении поворота вы всегда должны двигаться со скоростью, которая позволяет вам затормозить на расстоянии, которое вы видите.
  • Нажмите на дроссель более сильно, чтобы вы могли плавно разогнаться из поворота при прохождении вершины. Это должно быть сделано в пределах возможностей вашего автомобиля, так как слишком большая мощность приведет к перегрузке шин и их скольжению, особенно если дорога влажная. Помните, что дополнительная мощность может привести к тому, что автомобиль станет немного шире, поэтому компенсируйте это, когда будете двигаться.
  • Реверс применяется при повороте левой руки: подойдите к середине дороги, оставаясь на правильной стороне центральной линии, переместитесь к ближней стороне на вершине и затем постепенно вернитесь в правильное положение, несколько футов от края, в конце изгиба.

    Торможение на повороте

    Вы всегда должны избегать торможения на повороте, но будут случаи, когда нет выбора. Пешеход может выйти на ваш путь, или вы можете переоценить безопасную скорость. Когда необходимо затормозить, примените давление как можно легче к педали, чтобы не просить слишком много от шин. Если есть место, попробуйте выпрямить рулевое управление непосредственно перед тем, как вы затормозите, затем снова поверните, снимая ногу с педали.

    Вы можете столкнуться с ситуацией, когда на повороте необходимо сильное торможение, хотя опытный водитель редко должен это делать.Он правильно оценит безопасную скорость для условий, помня, что лучше идти на поворот слишком медленно, чем слишком быстро. Он будет тщательно оценивать дорогу впереди, приближаясь к повороту и проезжая через него, принимая во внимание любые пешеходные нагрузки или транспортные средства, которые могут сойти на его пути. Он также допустит, чтобы изгиб сжимался или приводил непосредственно в другой изгиб за пределами его прямой видимости. Все возможности будут диктовать консервативную и безопасную скорость в повороте, будь то полностью открытый поворот на главной дороге или крутой поворот, ограниченный высокими изгородями на проселочной дороге.

    Неожиданное может лежать за любым углом, и обычно это происходит из-за того, что водитель виновен в неправильном расчете скорости транспортного средства, что затрудняет его остановку при столкновении с поломанным автомобилем, трактором или сыпучим животным. Неожиданным, однако, мог быть другой водитель, приближающийся на неправильной стороне дороги или, что еще хуже, с аварией. Лучше стараться держаться подальше от такой угрожающей опасности, чем тормозить на повороте. Помимо повышения шансов на занос автомобиля, торможение часто оставляет вас в хорошем положении для удара другим транспортным средством.Отклонение от него дает больше шансов пропустить его или, возможно, получить просто скользящий удар. Никогда не тормозите сильно и не двигайтесь одновременно.

    Если автомобиль перед вами, едущий в том же направлении, начинает скользить, лучше сначала попытаться затормозить, чтобы убрать некоторую скорость (помня об опасностях, связанных с резким торможением во время поворота), а затем подготовиться к повороту, чтобы избежать движения , Следите за его движением все время: в зависимости от характеристик автомобиля и действий водителя, оно может вспахать или вращаться в направлении наружного угла, или, наоборот, вращаться в направлении вершины. При наличии здравого смысла вы сможете управлять той стороной автомобиля, которая предлагает лучший путь, если по какой-либо причине вы не можете подъехать первым.

    Резюме

  • Всегда плавно поворачивайте в повороте и слегка выпрямите поворот (не пересекая центральную белую линию), чтобы улучшить обзор и снизить нагрузку на шины вашего автомобиля.

  • Следуйте правильной процедуре поворота: оцените безопасную скорость поворота, затормозите и переключитесь на более низкую передач при необходимости, продолжая двигаться по прямой линии, и аккуратно подайте питание, как только вы вошли в кривую.

  • Избегать торможения в повороте; имейте в виду дополнительное усилие на шинах, вызванное торможением при рулевом управлении, если из-за просчета или из-за аварийной ситуации возникает необходимость торможения на повороте.

  • ,

    ДИНАМИКА АВТОМОБИЛЯ

    ДИНАМИКА АВТОМОБИЛЯ

    Динамика автомобиля — сложный аналитический и
    экспериментальная технология, которая используется для изучения и понимания откликов
    автомобиль в различных ситуациях движения.
    В сфере обучения водителей нет необходимости иметь дело с
    особенности этой технологии, а скорее с некоторыми из основных физических
    принципы, вовлеченные в это. В
    следующие принципы будут обсуждаться в этом разделе.

    И.
    Кинетическая энергия

    II.
    Центробежная сила

    III.
    Инерция

    IV.
    Трение

    В.
    Тяга

    Там
    не имеет намерения дать полное техническое определение каждого принципа, но
    представить их таким образом, чтобы было полезно понять, почему автомобиль
    действует так, как это делает.

    Кинетическая энергия — это термин, описывающий энергию a
    автомобиль имеет благодаря своей массе и скорости.
    Его формула проста, но говорит о многом.

    Кинетическая энергия = (масса) x
    (скорость) 2

    Это показывает, что кинетическая энергия транспортного средства
    увеличивается как квадрат скорости.
    Это означает, что при удвоении скорости энергия увеличивается в четыре раза.
    раз.Это увеличение энергии не вызывает
    проблема, если ее не нужно быстро рассеять или перенаправить.

    Один
    способ, которым кинетическая энергия может рассеиваться очень быстро, — это когда автомобиль сталкивается с
    твердый объект. В этом случае, когда
    скорость увеличивается вдвое, в четыре раза больше энергии, доступной для повреждения транспортного средства и
    травмировать пассажиров. Кинетический
    Энергия автомобиля весом 4000 фунтов, движущегося со скоростью 100 миль в час, равна 1,36 миллиона
    фут-фунтов достаточно, чтобы поднять мужчину весом 175 фунтов 1.5 миль. Чтобы остановить этот автомобиль, необходима огромная энергия.
    рассеиваться. Это можно сделать
    ударом или тормозами. Остановка
    расстояние связано с квадратом скорости; следовательно, для скорости 30 миль в час требуется четыре
    умноженное на расстояние до остановки, превышающее 15 миль в час.
    Многие водители никогда не задумываются о последствиях увеличения скорости, но они
    должны осознавать связанные с этим риски.

    ЦЕНТРОБЕЖНАЯ СИЛА

    Когда
    автомобиль поворачивается, центробежная сила действует на автомобиль и пытается толкнуть его
    вне кривой.Формула
    это:

    Центробежная сила = (масса) X
    (скорость) 2 / радиус поворота

    Это
    показывает, что центробежная сила увеличивается как квадрат скорости. Также при заданной скорости малый (узкий) радиус
    повороты производят больше силы, чем повороты с большим радиусом. Большое количество центробежной силы требует одинаково больших количеств
    противодействующей силы от шин, если автомобиль должен оставаться на
    Дорога.Шины можно рассматривать как
    струны от каждого конца транспортного средства к центру поворота. Если центробежная сила выше, чем
    шины могут противодействовать, одна или обе струны порвутся. После этого автомобиль покинет поворот.

    ИНЕРЦИЯ

    инерция
    сопротивление изменению направления или скорости тела в состоянии покоя.
    или в движении. В данном случае это
    связанные с изменением курса или направления транспортного средства; то есть изменение
    от движения прямо до поворота.


    важность инерции и распределения веса, поскольку они связаны с вождением, заключается в том, что
    они влияют на количество времени, необходимое для перехода от прямого к
    поворот или наоборот. Хотя эти
    изменения при обычной загрузке транспортного средства невелики, водителю следует
    распознавать необычную загрузку транспортного средства, например, размещение большого груза
    на задней двери универсала (или добавление тяжелого груза на
    крыша транспортного средства) вызовет изменения в способе движения транспортного средства и регулировки
    должно производиться в управлении автомобилем соответственно.

    С
    инерция диктует, что движущееся тело будет продолжать движение по прямой
    линии, необходимо приложить силу, чтобы заставить автомобиль повернуть. Эта сила называется Центростремительная сила ,
    и возникает в результате растяжения шин при движении автомобиля с прямой дороги. Центробежная сила должна превышать центробежную.
    усилие
    для поворота автомобиля.

    МОМЕНТЫ ИНЕРЦИИ:

    А.
    Шаг силы, ощущаемой при ускорении или торможении, вокруг
    (Горизонтальная ось) автомобиля

    Б.
    Сила ощущается при повороте, движение из стороны в сторону (Боковое
    ось) автомобиля

    С.
    Рыскание — сила, ощущаемая при вращении вокруг (вертикальной оси)
    автомобиль

    ПОЛЯРНЫЙ МОМЕНТ ИНЕРЦИИ

    Очень важная концепция обращения, которая диктует
    готовность автомобиля изменить направление движения, если это называется полярным моментом.
    инерции.Полюса инерции просто
    другой способ сказать центр концентрации веса. Момент в этой концепции определяется
    расположением центра тяжести спереди назад. Автомобиль поворачивает (меняет направление) вокруг своего
    центр тяжести в углу, поэтому чем дальше центры тяжести
    концентрации расположены от центра тяжести (что является их общим
    центр), тем больше момент.

    Высокий полярный момент инерции присутствует, когда
    весовые концентрации велики и далеко друг от друга.Низкий полярный момент инерции обнаруживается, когда вес
    концентрации невелики и близки друг к другу. Другими словами, легче управлять транспортным средством с низкой полярностью.
    момент инерции.

    Автомобиль с низким полярным моментом инерции дает
    быстрое реагирование на команды рулевого управления. А
    автомобиль с высоким полярным моментом имеет высокую курсовую устойчивость (т.е.
    сопротивляется изменению своего направления).

    Трение
    определяется как сопротивление движению между двумя поверхностями.Есть четыре основных типа трения.

    А.
    Статическая удерживающая сила между двумя неподвижными поверхностями

    Б.
    Сдвиг сопротивления движению между двумя поверхностями, которые
    перемещаются друг через друга

    С.
    Rolling Сопротивление движению катящегося объекта, как мяча,
    цилиндр или колесо

    Д.
    Внутреннее сопротивление движению в упругих объектах (шины получают
    нагреваются от внутреннего трения при изгибе)


    величина трения между двумя поверхностями зависит от:

    1)
    вещество материала

    2)
    Шероховатость поверхностей

    3)
    величина силы, прижимающей поверхности друг к другу

    4)
    наличие смазочных материалов


    величина трения между двумя поверхностями называется коэффициентом трения .

    КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ

    Термин «коэффициент трения» определяется как
    максимальная сила, которую может создать шина на заданном дорожном покрытии
    состояние, разделенное на вес шины.
    Его формула:

    Максимально возможное усилие

    Коэффициент трения = вес шины

    ИЛИ

    Максимальное доступное усилие = коэффициент трения
    X Вес нагрузки на колесо

    Таким образом, маневренность автомобиля на сухой
    Дорога зависит в первую очередь от дорожного покрытия и веса транспортного средства. На мокрой дороге другие факторы, например, шина
    состояние также необходимо учитывать.

    По мере того, как автомобиль ускоряется или замедляется больше
    быстро, или когда автомобиль поворачивает на более высоких скоростях, он требует большего
    тяговые силы от автопоезда. Комбинация шины и дороги будет создавать эти силы вплоть до
    предел трения.

    Тяга
    определяется как сцепление шины с поверхностью дороги.Силы тяги три:

    1)
    Привод тяги Для ускорения автомобиля

    2)
    Тормозная тяга Для замедления или остановки автомобиля

    3)
    Тяга на повороте Поворот автомобиля

    в
    каждый раз, когда сила тяги становится больше, чем коэффициент трения,
    автомобиль выйдет из-под контроля.

    А
    водитель может задействовать три силы. В любой ситуации существует определенный уровень трения.
    (коэффициент) для приложения этих сил и, следовательно, для маневрирования
    автомобиль. Когда водитель напрягает
    либо тормозная сила, либо сила ускорения при одновременном приложении
    сила поворота, вы должны добавить силы, учитывая доступные
    трение. Другими словами, сумма
    тяговое усилие при вождении или торможении и тяговое усилие на поворотах не должно на и превышать
    предел трения, иначе автомобиль выйдет из-под контроля.По возможности избегайте торможения или
    ускоряется при прохождении поворотов. Этот
    позволяет использовать все имеющееся трение при прохождении поворотов.

    А
    вращающаяся шина не может обеспечить полное сцепление с дорогой при ускорении. Если водитель вызывает пробуксовку ведущего колеса при
    при прохождении поворотов автомобиль может выйти из-под контроля.

    А
    заблокированная шина обеспечивает no сцепление на поворотах и ​​пониженное торможение
    тяга. Когда водитель блокирует
    колеса в повороте, не будет реагировать на рулевое управление . При торможении максимальный коэффициент
    трение; следовательно, максимальная тормозная способность — это когда водитель применяет
    тормоза на уровне 15% пробуксовки.

    Как все движется и почему: дураки

    Я впервые узнал в школе физики о мифе о центробежной силе. На бумаге и в теории это очень реальная сила, которая отталкивает вас от чего-то. Этот термин используется в автомобильном мире, когда люди обсуждают силы, действующие на автомобиль, когда он едет за угол. Дело в том, что это неправда.Даже не близко. Не будь дураком, который думает иначе. Действующие силы — это центростремительные силы. Силы втягивают вас внутрь, а не наоборот. Позволь мне объяснить.

    Я начну с очень технического определения из моего восьмого издания Engineer-In-Training Reference Manual Майкла Р. Линдебурга, PE. В книге говорится: «Второй закон Ньютона гласит, что существует сила для каждого ускорения, которое испытывает тело. Для тела, движущегося по криволинейной траектории, общее ускорение можно разделить на тангенциальную и нормальную составляющие. По второму закону Ньютона существуют соответствующие силы в касательном и нормальном направлениях. Сила, связанная с нормальным направлением, известна как центростремительная сила ».

    Линдебург продолжает: «Центростремительная сила — это действительная сила , действующая на тело по направлению к центру вращения. Так называемая центробежная сила — это кажущаяся сила на тело, направленная от центра вращения ». Я добавил курсив для акцента. Давайте разберемся с этим.

    Нормальная сила, которую упоминает Линдебург, относится к силе, втягивающей тело внутрь, центростремительной силе.А тело в данном случае — это машина. Когда автомобиль поворачивает, сила трения между шиной и дорогой создает силу, тянущую вас за угол или к центру. Это сила трения, которая позволяет машине поворачиваться при движении.

    Сложность всего этого проистекает из третьего закона физики Ньютона: на каждое действие должно быть равное и противоположное противодействие. Поскольку трение между шинами и дорогой втягивает машину, вы, человек в машине, чувствуете сопротивление этому движению, поэтому вы чувствуете тягу наружу. Вот почему, когда вы поворачиваете налево, ваше тело хочет пойти направо и наоборот. Ваше тело реагирует на приложенную силу, которая втягивает вас внутрь.

    Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

    Лучший способ подумать об этом интуитивно — это то, что происходит с автомобилем, когда сила трения между дорогой и шиной исчезает. Возможно, вы ударились о кусок льда, или шина просто потеряла сцепление с дорогой.Каждый раз, когда это происходит, машина перестает завернуть за угол. Он просто продолжает двигаться прямо с того места, где потерял хватку, пока не остановится. Сила, втягивающая машину, перестала действовать на машину.

    Если бы центробежная сила действительно действовала на автомобиль, что бы произошло, если бы она ушла? Вы бы сильнее загнали в угол! Автомобиль продолжал въезжать, потому что не было «центробежной силы», которая могла бы его остановить. Этого не происходит, потому что нет центробежной силы. Всезнайка-инженер рассуждала.

    Посмотрите видео выше, чтобы понять, что я имею в виду.

    Справочное руководство для начинающих инженеров: 8-е (восьмое) издание

    Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

    Требование центростремительной силы

    Как упоминалось ранее в этом уроке, объект, движущийся по кругу, испытывает ускорение.Даже если двигаться по периметру круга с постоянной скоростью, все равно происходит изменение скорости и, как следствие, ускорение. Это ускорение направлено к центру круга. И в соответствии со вторым законом движения Ньютона, объект, испытывающий ускорение, должен также испытывать чистую силу. Направление чистой силы совпадает с направлением ускорения. Итак, для объекта, движущегося по кругу, на него должна действовать внутренняя сила, вызывающая его внутреннее ускорение.Иногда это называют требованием центростремительной силы . Слово центробежный (не путать с F-словом центробежный ) означает поиск центра. Для кругового движения объекта существует результирующая сила, действующая к центру, которая заставляет объект искать центр.

    Чтобы понять важность центростремительной силы, важно хорошо понимать первый закон движения Ньютона — закон инерции .Закон инерции гласит, что …

    … движущиеся объекты имеют тенденцию оставаться в движении с той же скоростью и в том же направлении, если на них не действует неуравновешенная сила.

    Согласно первому закону движения Ньютона, это естественная тенденция всех движущихся объектов продолжать движение в том же направлении, в котором они движутся . .. если на объект не действует какая-то неуравновешенная сила, отклоняющая его движение от его прямого направления. -линейный путь.Движущиеся объекты будут естественно двигаться по прямым линиям; неуравновешенная сила требуется только для того, чтобы заставить его повернуться. Таким образом, для движения объектов по кругу требуется наличие неуравновешенной силы.

    Инерция, сила и ускорение для легкового автомобиля

    Идея, выраженная законом инерции Ньютона, не должна нас удивлять. Мы сталкиваемся с этим феноменом инерции почти каждый день, когда водим автомобиль.Например, представьте, что вы пассажир в машине на светофоре. Индикатор загорится зеленым, и водитель разгонится от отдыха. Автомобиль начинает ускоряться вперед, но относительно сиденья, на котором вы находитесь, начинает наклоняться назад. Ваше тело в состоянии покоя стремится оставаться в покое. Это один из аспектов закона инерции — «покоящиеся объекты стремятся оставаться в покое». Когда колеса автомобиля вращаются, создавая прямую силу на машине и вызывая ускорение вперед, ваше тело стремится оставаться на месте.Вам определенно может показаться, что ваше тело испытывает обратную силу, заставляющую его ускоряться в обратном направлении. Тем не менее, вам будет сложно определить такую ​​обратную силу на вашем теле. На самом деле его нет. Ощущение отбрасывания назад — это просто тенденция вашего тела сопротивляться ускорению и оставаться в состоянии покоя. Автомобиль ускоряется из-под вашего тела, оставляя у вас ложное ощущение, что вас толкают назад.

    Теперь представьте, что вы находитесь в той же машине, движущейся с постоянной скоростью, приближаясь к светофору.Водитель нажимает на тормоза, колеса машины блокируются, и машина начинает заносить до полной остановки. На движущийся вперед автомобиль действует сила, направленная назад, а затем на автомобиль происходит ускорение назад. Однако ваше тело, находясь в движении, имеет тенденцию продолжать движение, пока машина буксует до полной остановки. Вам наверняка может показаться, что ваше тело испытывает силу, направленную вперед, заставляя его ускоряться вперед. Тем не менее, вам снова будет трудно определить такую ​​прямую силу на вашем теле.На самом деле нет физического объекта, ускоряющего вас вперед. Ощущение отбрасывания вперед — это просто тенденция вашего тела сопротивляться замедлению и оставаться в состоянии поступательного движения. Это второй аспект закона инерции Ньютона — «движущийся объект стремится оставаться в движении с той же скоростью и в том же направлении …». Неуравновешенная сила, действующая на автомобиль, заставляет автомобиль замедляться, в то время как ваше тело продолжает движение вперед. Вы снова остаетесь с ложным ощущением, что вас толкают в направлении, противоположном вашему ускорению.

    Эти два сценария вождения представлены на следующем рисунке.

    В каждом случае — трогание автомобиля с места и торможение движущегося автомобиля до остановки — направление, на которое наклоняются пассажиры, противоположно направлению ускорения. Это просто результат инерции пассажира — тенденции сопротивляться ускорению. Наклон пассажира — это не ускорение само по себе, а скорее тенденция поддерживать состояние движения, пока автомобиль ускоряется.Тенденция тела пассажира поддерживать состояние покоя или движения, в то время как окружающая среда (автомобиль) ускоряется, часто неверно истолковывается как ускорение. Это становится особенно проблематичным, когда мы рассматриваем третий возможный опыт инерции пассажира в движущемся автомобиле — левый поворот.

    Предположим, что на следующем этапе вашего пути водитель автомобиля делает резкий поворот налево с постоянной скоростью. Во время поворота машина движется по круговой траектории.То есть машина заметает четверть круга. Сила трения, действующая на повернутые колеса автомобиля, вызывает несбалансированную силу на автомобиль и последующее ускорение. Неуравновешенная сила и ускорение направлены к центру круга, вокруг которого поворачивается автомобиль. Однако ваше тело находится в движении и имеет тенденцию оставаться в движении. Именно инерция вашего тела — тенденция сопротивляться ускорению — заставляет его продолжать движение вперед. Пока машина ускоряется внутрь, вы продолжаете движение по прямой.Если вы сидите с пассажирской стороны автомобиля, то в конечном итоге внешняя дверь автомобиля ударит вас, когда машина повернет внутрь. Это явление может заставить вас думать, что вы ускоряетесь от центра круга. На самом деле вы продолжаете свой прямой инерционный путь, касающийся окружности, в то время как машина ускоряется из-под вас. Ощущение внешней силы и внешнего ускорения — ложное ощущение. Нет физического объекта, способного вытолкнуть вас наружу.Вы просто испытываете тенденцию вашего тела продолжать свой путь, касающийся круговой траектории, по которой поворачивает автомобиль. Вы снова остаетесь с ложным ощущением, что вас толкают в направлении, противоположном вашему ускорению.

    Центростремительная сила и изменение направления

    Любой объект, движущийся по кругу (или по круговой траектории), испытывает центростремительную силу .То есть существует некоторая физическая сила, толкающая или притягивающая объект к центру круга. Это требование центростремительной силы. Слово центростремительный — это просто прилагательное, используемое для описания направления силы. Мы не вводим новый тип силы , а скорее описываем направление результирующей силы, действующей на объект, который движется по кругу. Каким бы ни был объект, если он движется по кругу, на него действует некоторая сила, которая заставляет его отклоняться от своего прямолинейного пути, ускоряться внутрь и двигаться по круговой траектории.Ниже показаны три таких примера центростремительной силы.

    Когда автомобиль совершает поворот, сила трения, действующая на повернутые колеса автомобиля, создает центростремительную силу, необходимую для кругового движения.

    Когда ведро с водой привязано к веревке и вращается по кругу, сила натяжения, действующая на ведро, обеспечивает центростремительную силу, необходимую для кругового движения.

    Когда Луна вращается вокруг Земли, сила тяжести, действующая на Луну, обеспечивает центростремительную силу, необходимую для кругового движения.

    Центростремительная сила для равномерного кругового движения изменяет направление объекта без изменения его скорости. Идея о том, что неуравновешенная сила может изменить направление вектора скорости, но не его величину, может показаться немного странной.Как такое могло быть? Есть несколько способов подойти к этому вопросу. Один из подходов включает анализ движения с точки зрения работы-энергии. Вспомните из блока 5 Физического класса, что работа — это сила , действующая на объект, вызывая смещение . Объем работы, проделанной над объектом, находится с помощью уравнения

    Работа = Сила * смещение * косинус (Тета)

    , где Theta в уравнении представляет собой угол между силой и смещением.Поскольку центростремительная сила действует на объект, движущийся по кругу с постоянной скоростью, сила всегда действует внутрь, поскольку скорость объекта направлена ​​по касательной к окружности. Это означало бы, что сила всегда направлена ​​перпендикулярно направлению смещения объекта. Угол Theta в приведенном выше уравнении равен 90 градусам, а косинус 90 градусов равен 0. Таким образом, работа, совершаемая центростремительной силой в случае равномерного кругового движения, равна 0 Джоулей. Вспомните также из Раздела 5 Класса физики, что, когда над объектом не работают внешние силы, общая механическая энергия (потенциальная энергия плюс кинетическая энергия) объекта остается постоянной.Таким образом, если объект движется по горизонтальному кругу с постоянной скоростью, центростремительная сила не работает и не может изменить общую механическую энергию объекта. По этой причине кинетическая энергия и, следовательно, скорость объекта останутся постоянными. Сила действительно может ускорить объект, изменив его направление, но не может изменить его скорость. Фактически, всякий раз, когда неуравновешенная центростремительная сила действует перпендикулярно направлению движения, скорость объекта остается постоянной.Чтобы неуравновешенная сила изменила скорость объекта, должна быть составляющая силы в направлении (или противоположном) направлении движения объекта.

    Применение векторных компонентов и второго закона Ньютона

    Второй подход к этому вопросу о том, почему центростремительная сила вызывает изменение направления, но не изменение скорости, включает компоненты вектора и второй закон Ньютона.Следующий воображаемый сценарий будет использован, чтобы проиллюстрировать эту мысль.

    Предположим, что на местной ледяной фабрике кусок льда выскользнул из морозильной камеры, и механический рычаг приложил силу, чтобы ускорить его по ледяной поверхности, свободной от трения. На прошлой неделе механическая рука вышла из строя и произвольно давила на себя. Ниже показаны различные направления сил, действующих на движущуюся глыбу льда. В каждом случае наблюдайте за силой по сравнению с направлением движения ледяного блока и прогнозируйте, будет ли сила ускоряться, замедляться или не влиять на скорость блока.Используйте векторные компоненты, чтобы делать свои прогнозы. Затем проверьте свои ответы, нажав на кнопку.

    Физическое положение Ускорить, замедлить или не повлиять на скорость? Пояснение

    а.

    г.

    г.

    г.

    e.

    Приведенные выше примеры показывают, что сила способна замедлить или ускорить объект, только когда есть компонент, направленный в том же или противоположном направлении, что и движение объекта. В случае е вертикальная сила не изменяет горизонтальное движение.Иногда говорят, что перпендикулярные компоненты движения не зависят друг от друга. Вертикальная сила не может повлиять на горизонтальное движение.

    Подводя итог, объект при равномерном круговом движении испытывает внутреннюю чистую силу. Эту направленную внутрь силу иногда называют центростремительной силой, где центростремительная сила описывает ее направление. Без этой центростремительной силы объект никогда не мог бы изменить свое направление. Тот факт, что центростремительная сила направлена ​​перпендикулярно тангенциальной скорости, означает, что сила может изменять направление вектора скорости объекта без изменения его величины.

    Мы хотели бы предложить …

    Иногда просто прочитать об этом недостаточно. Вы должны взаимодействовать с ним! И это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивных материалов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием наших интерактивных элементов Uniform Circular Motion Interactive и / или Race Track Interactive. Вы можете найти их в разделе Physics Interactives на нашем веб-сайте.Оба интерактивных модуля позволяют учащемуся интерактивно исследовать чистую силу для объекта, движущегося по кругу.

    Проверьте свое понимание

    Для вопросов №1- №5: Объект движется в направлении по часовой стрелке по кругу с постоянной скоростью. Используйте свое понимание концепций скорости, ускорения и силы, чтобы ответить на следующие пять вопросов.Используйте диаграмму, показанную справа. Нажмите кнопку, чтобы проверить свои ответы.

    1. Какой вектор ниже представляет направление вектора силы, когда объект находится в точке A на окружности?

    2. Какой вектор ниже представляет направление вектора силы, когда объект находится в точке C на окружности?

    3. Какой вектор ниже представляет направление вектора скорости, когда объект находится в точке B на окружности?

    4.Какой вектор ниже представляет направление вектора скорости, когда объект находится в точке C на окружности?

    5. Какой вектор ниже представляет направление вектора ускорения, когда объект находится в точке B на окружности?

    6. Рекс Вещи и Дорис заперта на свидание. Рекс быстро поворачивает направо.Дорис начинает скользить по виниловому сиденью (которое Рекс предварительно отполировал и отполировал) и сталкивается с Рексом. Чтобы преодолеть неловкость ситуации, Рекс и Дорис начинают обсуждать физику только что испытанного движения. Рекс предполагает, что объекты, которые движутся по кругу, испытывают внешнюю силу. Таким образом, когда поворот был сделан, Дорис испытала внешнюю силу, которая подтолкнула ее к Рексу. Дорис не соглашается, утверждая, что объекты, движущиеся по кругу, испытывают внутреннюю силу. В этом случае, по словам Дорис, Рекс двигался по кругу из-за того, что дверь толкала его внутрь.Дорис не двигалась по кругу, поскольку не было силы, толкающей ее внутрь; она просто продолжала двигаться по прямой, пока не столкнулась с Рексом. Кто прав? Аргументируйте одну из этих двух позиций.

    7. Кара Лотт тренируется в зимнем вождении на стоянке ОГТ. Кара поворачивает руль, чтобы повернуть налево, но ее машина продолжает движение по льду по прямой. Учитель A и учитель B наблюдали за этим явлением.Учитель А утверждает, что отсутствие силы трения между шинами и льдом приводит к балансу сил, который заставляет автомобиль двигаться по прямой. Учитель Б утверждает, что лед оказывал внешнюю силу на шину, чтобы уравновесить поворотную силу и, таким образом, удерживать машину, движущуюся по прямой. Какой учитель (А или Б) учитель физики? ______ Объясните ошибочность аргумента другого учителя.

    Что такое центростремительные силы и центробежная аренда?

    Центростремительный означает «поиск центра» или «к центру» — когда объект движется по круговой траектории вокруг фиксированного центра, создается сила, называемая центростремительной силой, которая толкает объект к центру.

    Без центростремительной силы объект не смог бы перемещаться по кругу вокруг фиксированного центра.

    Пример: сила, которая заставляет планету продолжать вращаться вокруг Солнца.

    Центробежная сила (иногда называемая центробежной силой) работает противоположно центробежной силе.

    Центробежность — это тенденция объекта, который движется по круговой траектории, к желанию двигаться в прямом направлении.

    На самом деле «центробежная сила» — это тенденция, создаваемая инерцией для любого движущегося объекта, стремящегося двигаться в том же направлении и с той же скоростью, поэтому при движении по кругу объект хочет уйти от круга и двигаться в прямом направлении. .

    Если вы привяжете объект к веревке, а затем повернете его по кругу вокруг себя, удерживать объект станет труднее. Центробежная тенденция толкает объект в прямом направлении или наружу, что затрудняет удержание.Чем быстрее вы вращаете объект, тем выше центробежное владение.

    Итак, при движении по круговой или криволинейной траектории центростремительная сила — это сила, которая дает вам возможность продолжать движение по кругу, а центробежная тенденция — это сила инерции, которая уводит ваше транспортное средство с круговой траектории в сторону прямая линия.

    Когда вы едете по круговой или криволинейной траектории, соблюдайте следующие правила, чтобы противодействовать центробежной тенденции:

    1. Снизьте скорость перед тем, как начать движение по повороту.
    2. Не тормозите резко или резко при повороте, иначе вы потеряете контроль над автомобилем. Безопасно снижайте скорость, постепенно нажимая на тормоза при повороте.
    3. Безопасно переключитесь на более низкую передачу, чтобы снизить скорость.

    Некоторые современные дороги имеют наклон (проезжая часть с наклоном), что обеспечивает лучший контроль поворота во время поворотов; это функция, которая противодействует центробежной тенденции, которая уводит автомобили от поворотов. Однако независимо от того, едете ли вы по крутому или плоскому повороту, всегда снижайте скорость, когда начинаете движение по круговой или изогнутой дорожке.

    Центростремительная сила | Физика

    Цели обучения

    К концу этого раздела вы сможете:

    • Рассчитайте коэффициент трения автомобильной шины.
    • Рассчитайте идеальную скорость и угол поворота автомобиля.

    Любая сила или комбинация сил могут вызвать центростремительное или радиальное ускорение. Вот лишь несколько примеров: натяжение троса на тросовом шаре, сила притяжения Земли на Луне, трение между роликовыми коньками и полом катка, сила наклона проезжей части, действующая на автомобиль, и силы, действующие на трубу вращающейся центрифуги. .

    Любая чистая сила, вызывающая равномерное круговое движение, называется центростремительной силой . Направление центростремительной силы — к центру кривизны, то же самое, что и направление центростремительного ускорения. Согласно второму закону движения Ньютона, чистая сила равна массе, умноженной на ускорение: чистая F = м a. Для равномерного кругового движения ускорение — это центростремительное ускорение — a = a c . Таким образом, величина центростремительной силы F c равна F c = м a c .2} {\ text {F} _c} \\ [/ latex].

    Это означает, что при данной массе и скорости большая центростремительная сила вызывает малый радиус кривизны, то есть резкую кривую. 2} {r} \\ [/ latex].2} {\ left (500 \ text {m} \ right)} = 1125 \ text {N} \\ [/ latex].

    Стратегия для части 2

    На рис. 2 показаны силы, действующие на автомобиль на кривой без наклона (ровной поверхности). Трение направлено влево, предотвращая скольжение автомобиля, и, поскольку это единственная горизонтальная сила, действующая на автомобиль, трение в данном случае является центростремительной силой. Мы знаем, что максимальное статическое трение (при котором шины катятся, но не скользят) составляет μ s N , где μ s — статический коэффициент трения, а N — нормальная сила.Нормальная сила равна весу автомобиля на ровной поверхности, так что Н = мг . Таким образом, центростремительная сила в этой ситуации равна

    .

    F c = f = μ s N = μ s мг.

    Теперь у нас есть связь между центростремительной силой и коэффициентом трения. 2} {rg} \\ [/ latex].2 \ end {case} \\ [/ latex], потому что даны m, v, и r . Коэффициент трения, указанный в Части 2, намного меньше, чем обычно между шинами и дорогами. Автомобиль по-прежнему будет двигаться по кривой, если коэффициент больше 0,13, потому что трение покоя является реактивной силой, способной принимать значение меньше, но не больше µ s N . Более высокий коэффициент также позволит автомобилю преодолевать поворот на более высокой скорости, но если коэффициент трения меньше, безопасная скорость будет меньше 25 м / с.Обратите внимание, что масса отменяется, подразумевая, что в этом примере не имеет значения, насколько сильно загружена машина для прохождения поворота. Масса сокращается, потому что трение считается пропорциональным нормальной силе, которая, в свою очередь, пропорциональна массе. Если бы поверхность дороги была наклонной, нормальная сила была бы меньше, как будет описано ниже.

    Рис. 2. Этот автомобиль на ровной поверхности движется в сторону и поворачивает налево. Центростремительная сила, заставляющая автомобиль вращаться по круговой траектории, возникает из-за трения между шинами и дорогой.Требуется минимальный коэффициент трения, иначе автомобиль будет двигаться по кривой с большим радиусом и съезжать с проезжей части.

    Давайте теперь рассмотрим кривых с наклоном , где наклон дороги помогает вам преодолевать кривую. См. Рис. 3. Чем больше угол θ , тем быстрее вы сможете повернуть кривую. Например, гоночные трассы для велосипедов и автомобилей часто имеют крутые повороты. На «кривой с идеальным наклоном» угол θ таков, что вы можете преодолевать поворот на определенной скорости без помощи трения между шинами и дорогой.Мы выведем выражение для θ для кривой с идеальным наклоном и рассмотрим связанный с ним пример.

    Для perfect bank чистая внешняя сила равна горизонтальной центростремительной силе в отсутствие трения. Составляющие нормальной силы N в горизонтальном и вертикальном направлениях должны равняться центростремительной силе и массе автомобиля соответственно. В случаях, когда силы не параллельны, удобнее всего рассматривать компоненты вдоль перпендикулярных осей — в данном случае вертикального и горизонтального направлений.

    На рис. 3 показана диаграмма свободного кузова автомобиля на кривой без трения с креном. Если угол θ идеально подходит для скорости и радиуса, тогда чистая внешняя сила будет равна необходимой центростремительной силе. Единственные две внешние силы, действующие на автомобиль, — это его вес w и нормальная сила дороги N . (Поверхность без трения может оказывать только силу, перпендикулярную поверхности, то есть нормальную силу.) Эти две силы должны складываться, чтобы получить чистую внешнюю силу, горизонтальную по направлению к центру кривизны и имеющую величину mv 2 / r .2} {r} \\ [/ латекс].

    Поскольку автомобиль не выезжает за пределы дороги, чистая вертикальная сила должна быть равна нулю, что означает, что вертикальные составляющие двух внешних сил должны быть равны по величине и противоположны по направлению. Из рисунка видно, что вертикальная составляющая нормальной силы составляет Н cos θ , а единственная другая вертикальная сила — это вес автомобиля. Они должны быть равными по величине; таким образом, N cos θ = мг.

    Теперь мы можем объединить последние два уравнения, чтобы исключить N и получить выражение для θ , как требуется.2} {rg} \ right) \\ [/ latex] (кривая с идеальным наклоном, без трения).

    Это выражение можно понять, рассмотрев, как θ зависит от v и r . Большой θ будет получен для большого v и маленького r . То есть дороги должны иметь крутой уклон для высоких скоростей и крутых поворотов. Трение помогает, потому что оно позволяет вам двигаться по кривой с большей или меньшей скоростью, чем если бы по кривой не было трения. Обратите внимание, что θ не зависит от массы автомобиля.

    Рис. 3. Автомобиль на этой кривой с наклоном удаляется и поворачивает налево.

    Пример 2. Какова идеальная скорость для крутого наклона узкой кривой?

    Кривые на некоторых испытательных треках и гоночных трассах, таких как Международная гоночная трасса Дейтона во Флориде, имеют очень крутой уклон. Этот крен с помощью трения шин и очень стабильной конфигурации автомобиля позволяет преодолевать повороты на очень высокой скорости. Чтобы проиллюстрировать это, вычислите скорость, с которой кривая радиусом 100 м переходит в угол 65.{1/2} \\\ text {} = 45.8 \ end {array} \\ [/ latex]

    Обсуждение

    Это примерно 165 км / ч, что соответствует очень крутому и довольно крутому повороту. Трение в шинах позволяет автомобилю преодолевать поворот на значительно более высоких скоростях.

    Расчеты, аналогичные приведенным в предыдущих примерах, могут быть выполнены для множества интересных ситуаций, в которых задействована центростремительная сила — некоторые из них представлены в разделе «Задачи и упражнения» этой главы.

    Эксперимент на вынос

    Попросите друга или родственника раскачать клюшку для гольфа или теннисную ракетку.Выполните соответствующие измерения, чтобы оценить центростремительное ускорение конца клюшки или ракетки. Вы можете сделать это в замедленном режиме.

    Исследования PhET: гравитация и орбиты

    Переместите солнце, землю, луну и космическую станцию, чтобы увидеть, как они влияют на их гравитационные силы и орбитальные пути. Визуализируйте размеры и расстояния между разными небесными телами и выключите гравитацию, чтобы увидеть, что бы произошло без нее!

    Щелкните изображение, чтобы загрузить моделирование.2 \ end {case} \\ [/ latex]

    Концептуальные вопросы

    1. Если вы хотите уменьшить нагрузку (которая связана с центростремительной силой) на высокоскоростные шины, вы бы использовали шины большого или малого диаметра? Объяснять.
    2. Определите центростремительную силу. Может ли сила любого типа (например, натяжение, сила тяжести, трение и т. Д.) Быть центростремительной силой? Может ли любое сочетание сил быть центростремительной силой?
    3. Если центростремительная сила направлена ​​к центру, почему вы чувствуете, что вас «отбрасывает» от центра, когда машина движется по кривой? Объяснять.
    4. Водители гоночных автомобилей обычно срезают углы, как показано на рис. 7. Объясните, как это позволяет преодолевать поворот на максимальной скорости.

      Рис. 7. Показаны два пути вокруг кривой гоночной трассы. Водители гоночных автомобилей будут выбирать внутренний путь (называемый срезанием угла), когда это возможно, потому что это позволяет им двигаться по повороту на максимальной скорости.

    5. В некоторых парках развлечений есть аттракционы с вертикальными петлями, как показано на рисунке 8. В целях безопасности автомобили прикреплены к рельсам таким образом, чтобы они не могли упасть.Если автомобиль преодолевает вершину с правильной скоростью, только сила тяжести будет обеспечивать центростремительную силу. Какая еще сила действует и в каком направлении она действует, если: а) автомобиль преодолевает вершину быстрее этой скорости? (b) Автомобиль переезжает через вершину со скоростью ниже этой?

      Рис. 8. Аттракционы с вертикальной петлей являются примером формы движения по кривой.

    6. В каком направлении сила, прикладываемая автомобилем к пассажиру, когда автомобиль пересекает вершину аттракциона, изображенного на Рисунке 8, при следующих обстоятельствах: (a) Автомобиль преодолевает вершину с такой скоростью, что гравитационная сила — единственная действующая сила? (b) Автомобиль переезжает через вершину быстрее этой скорости? (c) Автомобиль переезжает через вершину медленнее этой скорости?
    7. Когда фигуристка образует круг, какая сила отвечает за ее поворот? Используйте в своем ответе свободную схему тела.
    8. Предположим, что ребенок едет на карусели примерно на полпути между ее центром и краем. У нее есть коробка для завтрака, покоящаяся на вощеной бумаге, так что между ней и каруселью очень мало трения. По какому пути, показанному на рис. 9, пойдет коробка для завтрака, когда она отпустит? Ланч-бокс оставляет след в пыли на карусели. Эта тропа прямая, изогнута влево или вправо? Поясните свой ответ.

      Рис. 9. Ребенок, едущий на карусели, выпускает свой ланч-бокс в точке P.Это вид сверху на вращение по часовой стрелке. Если предположить, что он скользит с незначительным трением, будет ли он следовать по пути A, B или C, если смотреть из системы координат Земли? Какой формы будет дорожка, которую она оставит в пыли на карусели?

    9. Чувствуете ли вы, что вас бросает в любую сторону, когда вы проезжаете поворот, который идеально соответствует скорости вашего автомобиля? В каком направлении на вас действует сила автокресла?
    10. Предположим, что масса движется по круговой траектории на столе без трения, как показано на рисунке.В земной системе отсчета нет центробежной силы, оттягивающей массу от центра вращения, но есть очень реальная сила, натягивающая веревку, прикрепляющую массу к гвоздю. Используя концепции, связанные с центростремительной силой и третьим законом Ньютона, объясните, какая сила натягивает струну, указав ее физическое происхождение.

      Рис. 10. Масса, прикрепленная к гвоздю на столе без трения, движется по круговой траектории. Сила, натягивающая струну, реальна, а не выдумана. Каково физическое происхождение силы, действующей на струну?

    Задачи и упражнения

    1. (а) А 22.Ребенок 0 кг катается на детской карусели, вращающейся со скоростью 40,0 об / мин. Какую центростремительную силу она должна приложить, чтобы удержаться, если она находится на расстоянии 1,25 м от ее центра? (b) Какая центростремительная сила ей нужна, чтобы оставаться на карусели в парке развлечений, которая вращается со скоростью 3,00 об / мин, если она находится в 8,00 м от ее центра? (c) Сравните каждую силу с ее весом.
    2. Рассчитайте центростремительную силу на конце лопасти ветряной турбины радиусом 100 м, которая вращается со скоростью 0,5 об / с. Предположим, что масса 4 кг.
    3. Каков идеальный угол крена для пологого поворота радиусом 1,20 км на шоссе с ограничением скорости 105 км / ч (около 65 миль / ч), если все едут на пределе?
    4. Какова идеальная скорость для прохождения кривой радиусом 100 м с наклоном 20,0 °?
    5. (a) Каков радиус бобслейного поворота с креном 75,0 ° и взятым со скоростью 30,0 м / с, если предположить, что это идеальный крен? (b) Рассчитайте центростремительное ускорение. 2} {rg} \\ [/ latex]; (b) Вычислите θ для 12.0 м / с разворот радиусом 30,0 м (как в гонке).

      Рис. 6. 4. Велосипедист, преодолевая поворот на ровной поверхности, должен наклоняться под правильным углом — способность сделать это становится инстинктивной. Сила земли на колесе должна быть на линии, проходящей через центр тяжести. Чистая внешняя сила, действующая на систему, — это центростремительная сила. Вертикальная составляющая силы на колесе компенсирует вес системы, в то время как ее горизонтальная составляющая должна обеспечивать центростремительную силу. Этот процесс обеспечивает взаимосвязь между углом θ , скоростью v и радиусом кривизны r поворота, аналогичную соотношению для идеального наклона проезжей части.

    6. Большая центрифуга, подобная той, что показана на рисунке 5a, используется для воздействия на астронавтов ускорений, аналогичных тем, которые испытываются при запуске ракет и возвращении в атмосферу. (a) При какой угловой скорости центростремительное ускорение составляет 10 g, если наездник находится на расстоянии 15,0 м от центра вращения? (b) Клетка всадника висит на шарнире на конце руки, позволяя ей поворачиваться наружу во время вращения, как показано на Рисунке 5b. Под каким углом θ ниже горизонтали будет висеть клетка при центростремительном ускорении 10 g? (Подсказка: рычаг обеспечивает центростремительную силу и поддерживает вес клетки.Нарисуйте диаграмму сил свободного тела, чтобы увидеть, каким должен быть угол θ .)

      Рис. 5. (a) Центрифуга НАСА, используемая для того, чтобы подвергать обучаемых ускорениям, аналогичным тем, которые испытывали при запуске и возвращении ракет. (кредит: НАСА) (б) Всадник в клетке показывает, как клетка поворачивается наружу во время вращения. Это позволяет всей силе, действующей на всадника со стороны клетки, всегда находиться вдоль его оси.

    7. Интегрированные концепции. Если автомобиль движется по крутому повороту на скорости ниже идеальной, необходимо трение, чтобы не допустить скольжения внутрь поворота (настоящая проблема на обледенелых горных дорогах).(a) Рассчитайте идеальную скорость, чтобы взять изгиб радиусом 100 м с наклоном 15,0 °. (b) Какой минимальный коэффициент трения необходим для того, чтобы напуганный водитель проехал по той же кривой на скорости 20,0 км / ч?
    8. Современные американские горки имеют вертикальные петли, подобные показанной на рисунке 6. Радиус кривизны вверху меньше, чем по бокам, так что центростремительное ускорение вниз вверху будет больше, чем ускорение свободного падения, удерживая пассажиров плотно прижат к своим местам.Какова скорость американских горок в верхней части петли, если радиус кривизны там 15,0 м, а ускорение машины вниз составляет 1,50 g?

      Рис. 6. Петли в форме капли используются в последних американских горках, так что радиус кривизны постепенно уменьшается до минимума наверху. Это означает, что центростремительное ускорение увеличивается от нуля до максимума наверху и снова постепенно уменьшается. Круговая петля может вызвать резкое изменение ускорения при въезде — недостаток, обнаруженный давно при проектировании кривых железных дорог.Благодаря небольшому радиусу кривизны в верхней части, центростремительное ускорение легче поддерживать выше, чем g , так что пассажиры не теряют контакт со своими сиденьями и им не нужны ремни безопасности, чтобы удерживать их на месте.

    9. Необоснованные результаты. (a) Рассчитайте минимальный коэффициент трения, необходимый для автомобиля, чтобы преодолеть кривую радиуса 50,0 м без кренов со скоростью 30,0 м / с. б) Что неразумного в результате? (c) Какие посылки необоснованны или непоследовательны?

    Глоссарий

    центростремительная сила: любая чистая сила, вызывающая равномерное круговое движение

    идеальный крен: наклон кривой дороги, где угол наклона позволяет транспортному средству преодолевать поворот с определенной скоростью без помощи трения между шинами и дорогой; чистая внешняя сила на транспортном средстве равна горизонтальной центростремительной силе в отсутствие трения

    идеальная скорость: максимальная безопасная скорость, при которой транспортное средство может повернуть на повороте без трения между шиной и дорогой

    идеальный угол: угол, под которым автомобиль может безопасно повернуть на крутой кривой, который пропорционален идеальной скорости

    кривая с наклоном: кривая дороги с уклоном, помогающим автомобилю преодолевать кривую

    Избранные решения проблем и упражнения

    1.а) 483 Н; (b) 17,4 Н; (c) в 2,24 раза больше ее веса, в 0,0807 раза больше ее веса

    3. 4.14º

    5. (а) 24,6 м; б) 36,6 м / с 2 ; (c) a c = 3,73 г. Это не кажется слишком большим, но очевидно, что бобслеисты ощущают на себе большую силу на крутых поворотах.

    7. (а) 2,56 рад / с; (б) 5,71º

    8. (а) 16,2 м / с; (б) 0,234

    10. (а) 1,84; b) коэффициент трения, намного превышающий единицу, является необоснованным; (c) Предполагаемая скорость слишком велика для крутого поворота.

    Центробежная сила | Schools Online

    Файл: DSC 0318.JG

    Когда объект движется по кругу, он ведет себя так, как если бы он испытывал внешнюю силу, известную как центробежная сила и зависящая от массы объекта, скорости вращения и расстояние от центра.

     Важно понимать, что центробежной силы на самом деле не существует, и мы чувствуем ее только потому, что находимся в неинерциальной системе координат. Тем не менее, вращающемуся объекту он кажется вполне реальным.Это потому, что объект считает, что он находится в не ускоряющейся ситуации, хотя на самом деле это не так. Поскольку центробежная сила кажется реальной, ее часто очень полезно использовать, как если бы она была реальной.
     

    Центробежная сила — это термин, обозначающий две разные силы, связанные с вращением. С латыни центробежная сила может быть описана как сила, которая помогает объекту вырваться из круга. Две силы, которые представляет собой центробежная сила, ориентированы от оси вращения, но объект, на который они действуют, отличается.

    Реактивная центробежная сила — это реакция на центростремительную силу, которая по величине равна центростремительной силе, направленной от центра вращения. эта сила прилагается вращающимся объектом к объекту, который оказывает центростремительную силу.

    Фиктивная центробежная сила появляется, когда вращающаяся система отсчета используется для анализа системы. Центробежная сила действует на все объекты в кадре и направлена ​​от оси вращения.

    Обе силы, описанные выше, можно наблюдать в действии на пассажира, едущего в автомобиле. Когда автомобиль объезжает угол, тело пассажира прижимается к внешнему краю автомобиля. Это пример реактивной центробежной силы, которую также можно назвать силой реакции, потому что она возникает в результате пассивного взаимодействия с автомобилем, который активно толкает тело.
    Когда мы используем систему отсчета, которая фиксирована относительно автомобиля, и если мы игнорируем ее вращение, это выглядит так, как будто внешняя сила вытягивает пассажира из машины.Эта сила называется фиктивной центробежной силой, потому что это не действительная сила, действующая со стороны какого-либо другого объекта.

    Центробежная сила реакции [править | править источник]

    Центробежная сила выступает в качестве силы реакции на центростремительную силу, которая является силой, необходимой для перемещения объекта по кругу с постоянной скоростью. Согласно первому закону движения Ньютона, движущееся тело движется по прямой траектории с постоянной скоростью, если на него не действует внешняя сила. Чтобы произошло круговое движение, на тело должна действовать постоянная сила, толкающая его к центру круговой траектории.Эта сила называется центростремительной силой. Центростремительная сила может существовать по-разному. Например, центростремительная сила планеты, вращающейся вокруг Солнца, будет силой гравитации; для объекта, вращающегося на веревке, это была бы механическая сила; для электрона, вращающегося вокруг атома, это была бы электрическая сила. Согласно третьему закону движения Ньютона, на каждое действие существует равное и противоположное противодействие. Центростремительная сила, действие, уравновешивается силой противодействия, центробежной силой, которую также можно описать как бегство от центра.Эти две силы равны по величине и противоположны по направлению. В то время как центростремительная сила действует на движущееся тело, центробежная сила действует на источник центростремительной силы, смещая его в радиальном направлении от центра пути. Поэтому, когда мы вращаем массу на струне, центростремительная сила, передаваемая струной, притягивает массу, удерживая ее на круговом пути, в то время как центробежная сила, передаваемая струной, тянет наружу в точке ее крепления в центре дорожка.

    Центробежная сила может быть объяснена на примере автомобиля с пассажирами, едущими по кривой. Когда мы хотим наблюдать центробежную силу реакции, мы должны рассматривать ситуацию с точки зрения инерциальной системы отсчета, то есть с точки зрения пассажиров. Когда автомобиль движется по кривой, инерция пассажира сопротивляется ускорению, заставляя пассажира двигаться с постоянной скоростью и направлением, когда автомобиль начинает разворачиваться. С этой точки зрения пассажир не тяготеет к внешней стороне автомобиля, а машина поворачивает навстречу пассажиру.Как только автомобиль соприкасается с пассажиром, он прикладывает боковую силу, чтобы ускорить его или ее на повороте вместе с автомобилем. Эта сила называется центростремительной силой, потому что ее вектор меняет направление и продолжает указывать на центр дуги автомобиля, когда автомобиль движется по нему. Теперь мы знаем, что автомобиль действует на пассажира, и поэтому пассажир должен воздействовать на автомобиль с равной и противоположной силой. Мы знаем, что эта сила реакции должна быть противоположна центростремительной силе, которая направлена ​​к центру кругового движения.Следовательно, эта сила реакции направлена ​​от центра, и мы называем ее центробежной силой. Важно понимать, что эта центробежная сила действует на автомобиль, а не на пассажира.

    Центробежная сила реакции определяется простым уравнением:

    Фиктивная центробежная сила [править | править источник]

    Вторая сила, к которой относится термин центробежная сила, — это фиктивная центробежная сила. Из названия этой силы «фиктивной» мы знаем, что этой силы на самом деле не существует, и мы только делаем вид, что она существует на самом деле.Фиктивная центробежная сила — это сила, действующая на все массы во вращающейся системе отсчета. Эта сила возникает не из-за какого-либо физического взаимодействия, а скорее из-за ускорения самой неинерциальной системы отсчета. Эта сила должна быть включена в расчет равновесия между силами во вращающейся системе отсчета. Во вращающейся раме силы, действующие на тело массы m, находятся в равновесии только в том случае, если все силы, действующие на него, плюс центробежная сила mv² / R, направленная от центра вращения, в сумме равны нулю.Вот почему центростремительную силу часто называют «фиктивной силой». Чтобы достичь равновесия, мы должны включить в наши расчеты фиктивную центробежную силу, которая, как предполагается, является реакцией на центростремительную силу, необходимую для удержания объекта в движении по криволинейной траектории.

    Хотя это не реальная сила согласно законам Ньютона и часто считается вымышленной, концепция центробежной силы полезна, потому что она помогает объяснить ощущения, которые испытывает гонщик во время катания на американских горках.Например, при анализе опыта прохождения вертикальной петли удобно изучать ощущения всадника относительно петлевой горки, а не относительно Земли. Чтобы законы Ньютона были применимы в такой вращающейся системе отсчета, в уравнения движения должна быть включена сила инерции или фиктивная сила (центробежная сила), равная центростремительной силе и противоположная ей.

    Для описания фиктивной центробежной силы мы используем ее потенциальную энергию .Это дается уравнением:

    Потенциальная энергия центробежной силы также используется при вычислении высоты приливов на Земле, где центробежная сила должна быть включена в вычисления для учета вращения Земли вокруг центра масс Земля-Луна.

    Как рассчитать центробежную силу? [Править | править источник]

    Файл: IMG 4270.jg

    ter

    Мы знаем, что центробежная сила одинакова по величине, но противоположна центростремительной силе по направлению.Центростремительная сила действует в направлении центра круга и определяется уравнением:

    Fc = mv2 / r

    где: Fc = центробежная сила m = масса v = скорость и r = радиус

    Центробежная сила действует в направлении, противоположном центростремительной силе, но имеет ту же величину. Следовательно, уравнение центробежной силы задается уравнением:

    Fцентробежный = -mv2 / r

    Как увеличить центробежную силу? [Править | править источник]

    Центробежная сила может быть увеличена путем увеличения либо скорости вращения, либо массы тела, на которое «действует» сила, либо (3) радиуса, который представляет собой расстояние тела от центра кривой.Увеличение массы или радиуса пропорционально увеличивает центробежную силу. Увеличение скорости вращения увеличивает ее пропорционально квадрату скорости, что означает, что увеличение скорости в 10 раз увеличивает центробежную силу в 100 раз. Центробежная сила выражается как кратное g, символ нормальной гравитационной силы (собственно говоря, ускорение свободного падения).

    Центробежная сила: «фиктивная» сила?

    Центробежная сила с уравнениями

    Описание центробежной силы

    хорошая иллюстрация

    Что такое центробежные и центростремительные силы?

    Центробежная сила повсеместно присутствует в нашей повседневной жизни, но так ли это, как мы думаем?

    Мы испытываем это, когда поворачиваем на машине или когда самолет кренится в повороте.Мы видим это в цикле отжима стиральной машины или когда дети катаются на карусели. Однажды он может даже создать искусственную гравитацию для космических кораблей и космических станций.

    Но центробежную силу часто путают с ее эквивалентом, центростремительной силой, потому что они очень тесно связаны — по сути, это две стороны одной медали.

    Центростремительная сила определяется как «сила, которая необходима для удержания объекта в движении по изогнутой траектории и направлена ​​внутрь к центру вращения», в то время как центробежная сила определяется как «кажущаяся сила, которую ощущает объект, движущийся по криволинейной траектории, которая действует наружу от центра вращения », согласно словарю Merriam Webster Dictionary.

    Обратите внимание, что хотя центростремительная сила является действительной силой, центробежная сила определяется как кажущаяся сила. Другими словами, при вращении массы на струне струна оказывает на нее внутреннюю центростремительную силу, в то время как масса, кажется, оказывает на струну направленную наружу центробежную силу.

    «Разница между центростремительной и центробежной силой связана с разными« системами отсчета », то есть с разными точками зрения, с которых вы что-то измеряете», — сказал Эндрю А. Гансе, физик-исследователь из Вашингтонского университета.«Центростремительная сила и центробежная сила — это на самом деле одна и та же сила, только в противоположных направлениях, потому что они воспринимаются из разных систем отсчета».

    Если вы наблюдаете вращающуюся систему снаружи, вы видите направленную внутрь центростремительную силу, ограничивающую вращающееся тело круговой траекторией. Однако, если вы являетесь частью вращающейся системы, вы испытываете очевидную центробежную силу, отталкивающую вас от центра круга, хотя на самом деле вы чувствуете внутреннюю центростремительную силу, которая не дает вам буквально уйти по касательной. .

    Силы подчиняются законам движения Ньютона

    Эта кажущаяся внешняя сила описывается законами движения Ньютона. Первый закон Ньютона гласит, что «тело в состоянии покоя будет оставаться в покое, а тело в движении будет оставаться в движении, если на него не действует внешняя сила».

    Если массивное тело движется в пространстве по прямой линии, его инерция заставит его двигаться по прямой, если только внешняя сила не заставит его ускориться, замедлить или изменить направление.2 / р.

    Третий закон Ньютона гласит, что «на каждое действие есть равное и противоположное противодействие». Точно так же, как гравитация заставляет вас воздействовать на землю, кажется, что земля оказывает равную и противоположную силу на ваши ноги. Когда вы находитесь в ускоряющемся автомобиле, сиденье оказывает на вас прямую силу так же, как вы, кажется, оказывает на сиденье обратную силу.

    В случае вращающейся системы центростремительная сила тянет массу внутрь по изогнутой траектории, в то время как масса, кажется, выталкивается наружу из-за своей инерции.Однако в каждом из этих случаев применяется только одна реальная сила, а другая — только кажущаяся сила.

    Лабораторные центрифуги быстро вращаются и оказывают центростремительную силу на жидкости, такие как кровь, которые затем разделяются в зависимости от их плотности. (Изображение предоставлено Shutterstock)

    Примеры центростремительной силы в действии

    Центростремительная сила используется во многих приложениях. Один из них — моделировать ускорение космического запуска для обучения космонавтов.Когда ракета запускается впервые, она настолько загружена горючим и окислителем, что едва может двигаться. Однако по мере подъема он сжигает топливо с огромной скоростью, постоянно теряя массу. Второй закон Ньютона гласит, что сила равна массе, умноженной на ускорение, или F = ma.

    В большинстве случаев масса остается постоянной. Однако у ракеты ее масса резко меняется, в то время как сила, в данном случае тяга ракетных двигателей, остается почти постоянной. Это приводит к тому, что к концу фазы наддува ускорение увеличивается в несколько раз по сравнению с ускорением нормальной силы тяжести.НАСА использует большие центрифуги, чтобы подготовить космонавтов к этому экстремальному ускорению. В этом случае центростремительная сила обеспечивается за счет того, что спинка сиденья толкает космонавта внутрь.

    Другим примером приложения центростремительной силы является лабораторная центрифуга, которая используется для ускорения осаждения частиц, взвешенных в жидкости. Одним из распространенных способов использования этой технологии является подготовка образцов крови для анализа. Согласно веб-сайту Experimental Biosciences Университета Райса: «Уникальная структура крови позволяет очень легко отделить эритроциты от плазмы и других форменных элементов с помощью дифференциального центрифугирования.»

    Под действием нормальной силы тяжести тепловое движение вызывает непрерывное перемешивание, которое предотвращает осаждение клеток крови из образца цельной крови. Однако обычная центрифуга может достигать ускорения, в 600–2000 раз превышающего нормальную силу тяжести. Это заставляет тяжелые эритроциты оседают на дне и расслаивают различные компоненты раствора на слои в соответствии с их плотностью.

    Дополнительные ресурсы:

    Эта статья была обновлена ​​10 мая 2019 года участником Live Science, Дженнифер Леман .

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *