Если автомобиль тянут тросом водителю переднего автомобиля нельзя резко тормозить это инерция

Обновлено: 05.02.2025

Однажды мы хотели отбуксировать автомобиль, но, как только машина-тягач тронулась, крюк соскочил и разбил ей заднее стекло.

Этот случай я запомнил на всю жизнь. А случилось это из-за того, что неопытный водитель машины-тягача резко рванул с места, а я был в машине, которую буксировали, и нажимал в это время на тормоз, потому что тоже был неопытный. Усугубил ситуацию толстый крюк троса, который не пролез полностью в буксировочную проушину и легко с нее соскользнул.

Далеко не всем водителям доводилось буксировать автомобиль, далеко не каждому это предстоит. Но лучше всегда иметь при себе знания, как буксировать автомобиль и когда этого делать ни в коем случае не стоит.

Иногда эвакуацию автомобиля путают с буксировкой. При эвакуации на платформу эвакуатора грузят обездвиженный автомобиль, а при буксировке один автомобиль тащит другой. Вот какими способами буксируют машину:

Гибкая сцепка — тросом. Подходит для легковых автомобилей. Это самый популярный метод, о нем мы будем говорить особенно подробно.
Жесткая сцепка — в основном для грузовых автомобилей и спецтехники.
Частичная погрузка. В этом случае одна ось автомобиля находится в кузове машины-тягача, а другая — на дороге.

Курс о больших делах

В этом материале вы узнаете

ПДД, которые важно соблюдать при буксировке

В правилах дорожного движения про буксировку автомобилей есть специальная глава. В ней — основы безопасной буксировки: какой стаж должен быть у водителей, какой нужен трос, какая скорость и многое другое. Приступать к буксировке можно только при соблюдении всех этих правил.

Наличие водителя за рулем и его стаж. В буксируемом автомобиле на гибкой сцепке всегда должен быть водитель. Это правило не работает для буксировки методом частичной погрузки и на жесткой сцепке, если траектории обеих машин совпадают.

В буксируемом на гибкой сцепке легковом автомобиле могут быть пассажиры. Это не запрещено правилами. Но безопасней, если в салоне останется только водитель.

Максимальная скорость движения при буксировке — 50 км/ч, даже вне населенных пунктов.

Свет и аварийная сигнализация. На буксируемом автомобиле нужно включить аварийную сигнализацию. Если в машине неисправна электрика и аварийку включить нельзя, то на задней части автомобиля закрепляют знак аварийной остановки. Аварийную сигнализацию на тягаче включать не нужно.

Буксировочный трос должен быть длиной 4—6 метров. При этом на него вешают минимум два предупреждающих флажка или щитка 200 × 200 мм со светоотражателями бело-красного цвета. Это нужно для безопасности — чтобы между машинами случайно не вклинились другие участники движения.

Запрет буксировки. Буксировка запрещена во время гололедицы, при неисправных тормозах и рулевом управлении. Еще нельзя буксировать одновременно несколько автомобилей.

Правила при жесткой сцепке. Вместо троса при жесткой сцепке используют трубу или треугольную металлическую конструкцию. Максимально допустимая длина — 4 м. Возить ее в любом случае неудобно, поэтому для легковых автомобилей жесткую сцепку применяют редко.

Если жесткая сцепка треугольной формы, то водитель за рулем не нужен: в этом случае траектории движения обоих автомобилей совпадают, а буксируемый автомобиль тормозит за счет тягача. Если у буксируемого автомобиля неисправны тормоза, то его масса должна быть вдвое меньше массы тягача.

Как буксируют авто с различными типами коробок передач

Одной машине лучше не быть тягачом, другую лучше не буксировать, а третью можно без проблем и буксировать, и использовать как тягач — и все это из-за особенностей коробки передач. Разберемся с каждым из вариантов.

Механическая коробка передач никак не ограничивает: автомобиль можно тянуть на буксире, можно использовать его как тягач. В первом случае коробку важно переключить на нейтральную передачу.

Автоматическая коробка передач. Есть мнение, что машина с АКПП не может быть ни тягачом, ни буксируемым авто. На самом деле это не так: практически любой такой автомобиль можно буксировать с неработающим двигателем на расстояние не более 30—50 км. Все из-за технических ограничений: когда двигатель не запущен, в коробке передач не работает масляный насос. Детали при этом не смазываются трансмиссионным маслом, перегреваются и изнашиваются намного быстрее.

Иногда в инструкции к автомобилю пишут, что конкретный автомобиль нельзя буксировать вообще или расстояние буксировки ограничено. Поэтому перед буксировкой нужно убедиться, что это технически возможно.

АКПП на автомобиле, который буксируют, должна быть в положении N, то есть на нейтральной передаче. Если расстояние буксировки максимальное — 50 км, то лучше разбить его на отрезки и останавливаться, чтобы коробка передач успевала остыть. Ограничение по скорости передвижения — 50 км/ч — в случае с автоматом есть смысл соблюдать не только из-за ПДД и ради безопасности, но еще и из-за риска перегреть АКПП.

Автомобиль с АКПП может быть тягачом. Тип коробки передач не влияет на его тяговые способности. Но если на автомобиле установлен маломощный двигатель, то коробка передач, скорее всего, не рассчитана на большие нагрузки. Прежде чем буксировать тяжелый кроссовер, изучите инструкцию конкретного автомобиля. Сведения о допустимой нагрузке есть в разделе о буксировке прицепа с тормозами.

Если двигатель не запускается и переключить положение АКПП привычным способом нельзя, стоит поискать специальную кнопку shift lock или заглушку, на которую надавливают отверткой, чтобы разблокировать рычаг КПП

Роботизированные коробки с одним сцеплением по устройству механической части мало чем отличаются от механических коробок передач, поэтому буксировать такие автомобили можно на любые расстояния. Возможности и ограничения буксировки автомобилей с роботизированными коробками передач с двумя сцеплениями и вариаторов существенно не отличаются от классического гидромеханического автомата. Но при длительной буксировке с неработающим двигателем у них тоже начинается масляное голодание.

Автомобили с вариатором не стоит использовать в качестве тягача. Все дело в технических особенностях вариаторов: внутри два конуса, а между ними — ремень. При сильной нагрузке он может проскользнуть и повредиться или повредить конусы. И в том, и в другом случае вариатор пострадает.

Переднеприводный автомобиль с вариатором допустимо буксировать только с опорой на заднюю ось: передняя должна быть либо на специальной тележке, либо в воздухе. Полноприводный автомобиль с вариатором можно перемещать исключительно на эвакуаторе.

Как буксировать электромобиль

Перед буксировкой электромобиля изучите инструкцию по эксплуатации. Возможно, буксировка конкретной модели запрещена, нежелательна или ограничена. Тогда единственный выход — эвакуатор.

Можно буксировать электромобиль или нет, зависит от типа его электродвигателя. Он может быть синхронным, асинхронным и на постоянных магнитах.

Запрещено буксировать электромобиль с синхронным двигателем и двигателем на постоянных магнитах: есть риск, что автомобиль загорится. Электродвигатель в электромобиле всегда связан с колесами. Когда они крутятся — аккумуляторная батарея заряжается и нагревается. Перегретая батарея после продолжительной буксировки может загореться. В инструкции к таким машинам пишут, что ни одна ось при буксировке не должна касаться земли. Но если речь идет о том, чтобы дотолкать автомобиль до эвакуатора — допустимы расстояния от 10 до 500 м в зависимости от модели автомобиля.

Буксировочная проушина в этих автомобилях нужна, чтобы загрузить автомобиль на эвакуатор или вытащить его, например, из канавы.

В некоторых электрокарах с асинхронным двигателем есть специальный режим буксировки. Пока автомобиль буксируют, батарея заряжается: двигатель работает как генератор. Это похоже на рекуперацию при спуске с горы. При включенном двигателе работают все системы автомобиля, в том числе охлаждение батареи. Если она заряжена и все системы работают, то двигатель не перегреется и автомобиль можно буксировать на небольшое расстояние.

Как выбрать хороший трос

По назначению тросы бывают буксировочные и рывковые. Первые предназначены для буксировки, а вторые используют, если нужно вытянуть откуда-нибудь застрявший автомобиль. По типу плетения различают ленточный строп и канат.

Длина троса по ПДД — 4—6 м. Слишком длинный трос может сбить с толку других участников движения: со стороны может показаться, что машина едет сама, на небольшой дистанции от первого автомобиля. Поэтому в этот промежуток может кто-то вклиниться и спровоцировать ДТП. Оптимальная длина буксирного троса — 5 метров.

Не советую продевать в петлю троса монтировку, чтобы зацепиться за проушину. Если монтировка не будет надежно закреплена, она выпадет, как только трос ослабнет. В худшем случае инструмент может вылететь и что-нибудь повредить.

Шакл — надежное приспособление, с помощью которого можно закрепить трос. Его часто используют водители внедорожников. Источник: Sakrai Sarabun / Shutterstock

Самый простой узел для буксировки — беседочный, он же булинь. Чтобы узел не развязался под нагрузкой, после основного узла делают еще один — контрольный

Материал. Металлический трос прочный, но неэластичный, поэтому буксировка на нем будет жесткой, с рывками. Кроме того, такой трос занимает много места.

Стропы из синтетических материалов мягкие и эластичные, их можно свернуть в рулон.

Тросы из полиэтилена, полипропилена и капрона менее прочные и редко выдерживают заявленную нагрузку. Зато полиэтиленовые тросы не тонут в воде. Это свойство может пригодиться, если, например, нужно буксировать затопленный автомобиль. Наиболее прочные материалы для тросов — это нейлон, кевлар, полиэстер или полиэфир.

Прочность троса измеряют в тоннах. Лучше всего покупать тросы с запасом прочности: оптимален трос, который рассчитан на двойную снаряженную массу автомобиля. Сдвинуть автомобиль с места может даже один человек, и кажется, что нагрузка на трос минимальна. Но есть моменты, при которых он испытывает предельные нагрузки. Например, когда дергают машину или водитель буксируемой машины по ошибке нажал на тормоз.

Буксировочные тросы рассчитаны на определенную нагрузку: три, пять, восемь или сколько-то еще тонн. Фактически нагрузку, которую заявляет производитель, не выдерживает ни один трос.

При выборе качественного троса опирайтесь на закономерность: чем дороже трос, тем он надежнее. Не рекомендую покупать трос в сетевых гипермаркетах по привлекательной цене. Прочный трос стоит поискать в специализированном магазине запчастей и аксессуаров для внедорожников. Такой прослужит много лет и полежит во многих ваших автомобилях.

Трос-рулетка подойдет для начинающих водителей. Он не провисает при буксировке, поэтому его невозможно намотать на колесо. Сматывающий блок катушки расположен в середине и постоянно поддерживает трос в натянутом состоянии. Еще катушка гасит инерцию, когда трос рвется или соскакивает крепление. Крюк при этом не отлетает в машину. Трос-рулетка меньше пачкается, и его не нужно сматывать после использования.

Трос-рулетка постоянно поддерживает трос в натянутом состоянии и гасит инерцию при обрыве. Источник: CC7 / Shutterstock

Рывковые тросы еще называют динамическими стропами. Такие тросы растягиваются на 20—30% от своей длины и работают как резинка. Они накапливают энергию при растяжении и резко сжимаются при критическом напряжении, выдергивая автомобиль.

Для легковых автомобилей подходит рывковый трос с нагрузкой до пяти тонн, для внедорожников лучше выбирать нагрузку от девяти тонн и выше.

Длина динамического троса должна быть больше пяти метров, так как автомобилю для рывка нужен разгон. Рывковые тросы используют для буксировки только в крайних случаях. Они слишком длинные, а материалы, из которых они сделаны, легко стираются об асфальт. Кроме того, они стоят дороже буксировочных тросов.

Как буксировать автомобиль

Что делать перед началом буксировки. В некоторых автомобилях нет буксировочной проушины. Вместо нее под пластиковой заглушкой бампера — отверстие с резьбой, куда необходимо вкрутить буксировочный болт с проушиной. Чтобы открыть пластиковую заглушку на бампере, нужно нажать на треугольник, обозначенный на ней. Буксировочный болт не закручивают до упора, чтобы после буксировки его можно было выкрутить голыми руками. Палец шакла также не стоит закручивать до упора.

За заглушкой в переднем и заднем бамперах есть резьба. В нее вкручивают буксировочный болт с проушиной

Проушина с резьбой. Ее вкручивают в специальную резьбу на усилителе бампера в случае, если в машине нет проушины, приваренной к кузову

Часто в комплекте к тросу нет щитков 200 × 200 мм. Но если трос не видно ночью или он измазался в дорожной грязи, то нужно повесить на него что-то заметное. Например, куски яркой ткани. Если этого не сделать, буксируемый автомобиль могут попытаться обогнать и перестроиться перед ним. Особенно если трос длиннее пяти метров.

Если двигатель автомобиля не работает, то не работает климат-контроль, кондиционер и обдув стекол. Поэтому во влажную погоду стекла будут запотевать изнутри. Лучше заранее подготовить тряпку, которой можно протереть стекло и улучшить видимость. По этой же причине зимой при неработающем обогреве в буксируемой машине станет холодно. Оденьтесь теплее.

Договоритесь о средней и максимально допустимой скорости движения. Обговорите заранее маршрут. По возможности лучше избегать крутых подъемов или спусков, сложных перекрестков. Обязательно включите зажигание, чтобы руль не заблокировался при повороте. Когда водитель буксируемого авто будет готов к старту — он подаст сигнал.

Правила безопасности во время движения. Хорошо, если оба водителя будут на постоянной связи. Для этого используйте телефон на громкой связи или хендсфри. Так любой из водителей предупредит о предстоящем повороте, обгоне, полной остановке или притормаживании.

Обычно проушина машины-тягача расположена в правой части заднего бампера, а у буксируемого — в левой части переднего бампера. Такая диагональная сцепка позволит водителю буксируемого авто держаться со смещением относительно тягача. Это дает хороший обзор заднему водителю, если стекла переднего автомобиля затонированы.

При движении трос должен быть постоянно натянутым. Избегайте провисаний, чтобы случайно на него не наехать. Чем меньше расстояние между машинами, тем больше у тягача разгона для резкого рывка.

Что должен делать водитель тягача. Несколько важных рекомендаций для водителя автомобиля-тягача:

Что должен делать водитель буксируемого авто. При неработающем двигателе усилители руля и тормозов не работают. Нужно быть готовым, что крутить руль и жать на педаль тормоза станет намного тяжелее.

Инерция - это стремление неподвижных тел сохранять неподвижность, а движущихся - продолжать движение. Вспомните поездку в автобусе. Как только автобус останавливается, вы чувствуете, что какая-то сила толкает вас вперед. Если вы стоите и при этом не держитесь за поручни, то при резком торможении можете даже упасть вперёд. Это происходит, потому что инерция вашего тела требует продолжать движение. Когда же автобус опять трогается с места, вас тянет назад, то есть ваше тело стремится остаться в покое.

В переводе с латинского языка inertia означает покой, бездеятельность. Это понятие ввел ещё Аристотель, который жил в IV веке до н. э. Но современное понимание инерции связано с именами Галилео Галилея и Исаака Ньютона.

Галилей исправил ошибку Аристотеля, который считал, что тело останавливается, если на него прекращают действовать какие-либо силы. Галилей же утверждал, что при отсутствии внешних сил тело стремится сохранять свою скорость.

Если скорость тела в отсутствие внешних сил равна нулю, это значит, что тело стремится оставаться в покое - это очевидно. Но если тело движется с определенной скоростью, оно также в отсутствие внешних воздействий будет её сохранять, то есть будет двигаться вечно.

Гениальность этого вывода Галилея в том, что он совершенно не следует из нашего опыта и экспериментов. Галилей сделал его с помощью логического мышления на основе наблюдений, а не на основе реалий, в которых нельзя обеспечить полное отсутствие внешних сил. Такой внешней силой является, например, трение, из-за которого обычно прекращается любое движение. Правило, которое вывел Галилей, мы называем законом инерции.

Ньютон обобщил этот закон. Предложенный им вариант мы называем первым законом Ньютона. Ньютон провозгласил:

Всякое тело продолжает удерживаться в своём состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.

Чем больше масса тела, тем сильнее оно проявляет инерцию. Мы говорим, что тело с большей массой более инертно, чем тело с меньшей массой. Более инертному телу требуется большее время на то, чтобы изменить скорость на заданную величину, чем менее инертному телу.

Где используется явление инерции

1. В спорте

После разбега мы продолжаем движение на коньках, лыжах, велосипеде.

Снаряды, которые метают спортсмены (ядро, молот, диск, копье, камни в кёрлинге) продолжают свое движение после того, как спортсмены сообщают им некоторую скорость.

2. В космонавтике

После того, как космический аппарат выходит на орбиту, он долго может двигаться с выключенными двигателями благодаря инерции.

3. При вождении автомобиля

Двигающийся автомобиль невозможно остановить мгновенно. Существует такое понятие как тормозной путь - расстояние, которое пройдет машина с момента срабатывания системы торможения до полной остановки. Тормозной путь зависит не только от массы и скорости автомобиля, но и от дорожного покрытия, вида шин, погодных условий. Кстати, для поезда тормозной путь может достигать 1 км и более.

Именно из-за существования закона инерции при повороте водители машин сбавляют скорость.

Чтобы предотвратить губительное действие инерции при резком торможении автомобиля или во время аварии, используются ремни безопасности: они не дают телу водителя или пассажира продолжать движение вперёд и тем самым предотвращают удар о твёрдые поверхности или вылет через лобовое стекло.

4. В быту

Когда мы встряхиваем термометр, чтобы сбросить ртутный столбик, мы используем закон инерции.

Пуля в ружье или стрела в луке неподвижны, пока их не заставят двигаться, соответственно, пороховые газы или спущенная тетива.

Закон инерции умеют использовать и животные. Чтобы сбросить неопытного наездника, лошадь резко останавливается.

Грузы, которые перевозятся на велосипедах, автомобилях, грузовиках, нужно хорошо закреплять, иначе неизбежны аварии: при начале движения или резком торможении груз может упасть, стремясь сохранить свою скорость.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Многие люди, сидя за рулём автомобиля, даже не подозревают, какая опасность их подстерегает. Ведь всё в этом мире подчинено законам физики. Считаю, что выбранная тема актуальна. Все мы пользуемся автомобилем и должны знать, как предотвратить последствия данного физического явления.

Цель моего исследования – выяснить,насколько опасно явление инерции для автомобилиста, какое устройство помогает предотвратить последствия, связанные с этим явлением.

найти информацию о явлении инерции и ремнях безопасности (в учебниках, в Интернете, в СМИ);

систематизировать найденную информацию;

провести социологическое исследование;

провести физический эксперимент;

разработать рекомендации для автомобилистов и вручить им памятки;

подвести итоги исследования и описать результаты исследования;

представить работу в форме презентации.

Гипотеза - ремень безопасности помогает предотвратить трагические последствия аварий.

Объект исследования – ремень безопасности в автомобиле.

Предмет исследования – процесс влияния физического явления на автомобилиста, предотвращение последствий связанных с этим явлением.

Методы исследования - изучение литературы, анализ, анкетирование,эксперимент, сравнение, обобщение.

Ожидаемый результат – надеюсь, познакомившись с моей работой, ребята сами поймут и убедят родителей в использовании ремней безопасности.

1. Теоретическая часть

1.1. Инерция как физическое явление

1.2. История происхождения ремней безопасности

Первый патент на приспособление, подобное ремням безопасности, был выдан в США в 1885 г. Спустя 15 лет ремни были опробованы на одном из аэропланов американских ВВС. В 1909 г. в Англии было создано уникальное устройство, состоявшее из спиральной пружины большого диаметра и лямок. Назначение устройства - удерживать пассажира на автомобильном сиденье. В начале 20-х годов XX века ремнями безопасности начали оборудовать гоночные автомобили. Но серийные автомобили начали оснащаться привязными ремнями только в 50-е годы в Америке и Швеции. Первой страной, где узаконили использование ремней безопасности, оказалась Швеция, где в 1957 г. были приняты официальные предписания. С 1 апреля 1970 г. установка ремней безопасности на передних сиденьях новых автомобилей стала обязательной во Франции. Но автопроизводители не хотели оснащать автомобили ремнями, так как их установка влекла за собой дополнительные расходы, что в итоге сказывалось на себестоимости и цене машин и объемах продаж. [5]

В нашей стране обязательное и повсеместное применение ремней безопасности водителями и пассажирами легковых автомобилей было введено с апреля 1975 г. С тех пор ремни спасли не одну тысячу человеческих жизней. Согласно статистике вероятность смертельного исхода при фронтальном столкновении для водителей, пользующихся ремнями безопасности, уменьшается в 2,3 раза, при боковом столкновении — в 1,8 раза, а при опрокидывании автомобиля — в 5 раз. По отношению к пассажирам статистика дает еще более обнадеживающие цифры — при лобовом столкновении степень риска у пристегнутых пассажиров в 9 раз меньше, чем у не пристегнутых! Использование ремней на 62-75% сокращает количество травм в ДТП. [4]

1.3. Сторонники и противники ремней безопасности

1.4. Плюсы и минусы ремней безопасности

Случаи, в которых специалисты не советуют пристегиваться ремнем:

при движении по ледяной переправе рекомендуется двигаться без ремней безопасности и даже с полуоткрытыми дверями;

при движении по узким дамбам и понтонным мостам: ремни безопасности здесь могут сослужить плохую службу, если автомобиль сорвется в воду;

при движении с невысокой скоростью в условиях плохой видимости и при ограниченных возможностях маневрирования. Когда на улице снежные заносы, ледяные торосы, метель, а у машины залепленные снегом стекла, ремень безопасности может стать помехой в экстренной ситуации, поскольку сильно ограничивает подвижность водителя, что зачастую приводит к столкновениям и наездам на пешеходов. [2]

1.5. Судьба непристегнутого водителя и пассажира

Нет ничего более ужасного, чем судьба водителя, который в момент дорожного происшествия оказался непристегнутым ремнем безопасности. Вот как развиваются события, когда водитель на скорости 80 км/ч совершает наезд на неподвижное препятствие. [3]

сила, в тридцать раз превышающая вес автомобиля, останавливает его движение на линии передних сидений;

не пристегнутые пассажиры продолжают двигаться в салоне автомобиля со скоростью 80 км/ч

водитель вместе с сиденьем стремительно движется вперед на 15 сантиметров

водитель грудной клеткой ломает руль

скорость падает настолько, что на автомобиль и на всех пассажиров начинает действовать сила, в 80 раз превышающая их собственный вес

водитель с силой в 9 тонн ударяется о приборный щиток

водитель и сидящий рядом с ним пассажир одновременно врезаются головами в переднее ветровое стекло автомобиля и получают смертельные повреждения черепа

повисший на руле водитель отбрасывается назад; он уже мертв

сидящий за водителем пассажир (если он не пристегнут) оказывается с водителем на одной линии, наносит ему новый удар и одновременно сам получает смертельные повреждения

наступает полная тишина; осколки стекла и обломки железа падают на землю. Место столкновения окутывает облако пыли. Все произошло менее чем за две десятых доли секунды.

2. Практическая часть

2.1. Анкетирование водителей

Всегда ли вы пристегиваетесь при поездке в автомобиле?

Известно ли вам, какое физическое явление помогают преодолеть ремни безопасности?

Отрегулированы ремни безопасности в вашем автомобиле?

Есть ли в вашем автомобиле ремни безопасности на заднем сиденье?

Попадали ли вы в такие ситуации, когда вас спасали ремни безопасности?

Сомневаетесь ли Вы в эффективности ремней безопасности?

Число опрошенных водителей:24

1. Всегда ли вы пристегиваетесь при поездке в автомобиле?

2. Известно ли вам, какое физическое явление помогают преодолеть ремни безопасности?

3.Отрегулированы ремни безопасности в вашем автомобиле?

4. Есть ли в вашем автомобиле ремни безопасности на заднем сиденье?

5. Попадали ли вы в такие ситуации когда вас спасали ремни безопасности?

6. Сомневаетесь ли Вы в эффективности ремней безопасности?

Вывод: Очень многие опрошенные сомневаются в эффективности ремней безопасности (75%) , но все равно ими пристёгиваются (83%).

2.2. Определение скорости не пристегнутого водителя

С какой скоростью продолжает двигаться водитель, если через 0, 039 с после начала торможения он по инерции вместе с сиденьем прошел путь 15 см (данные взяты из таблицы п 1.5).

t = 0,039 с V = S/ t

s = 15 cм = 0,15 м V = 0,15 м / 0,039 с ~ 3,85 м / с

V - ? Выразим эту скорость в км / ч.

3,85 м / с = 0,00385 км * 3600/ч ~ 14 км/ ч.

Ответ: Через 0,039 с после начала торможения водитель продолжает двигаться со скоростью ~ 14 км/ ч.

2.3. Сравнение коэффициентов жесткости ремня безопасности и резиновой полоски

По закону Гука сила упругости прямо пропорциональна изменению длины:

F = - kΔl , где F – сила упругости, k – коэффициент жесткости, Δl = l – l₀ – изменение длины образца (l₀ – первоначальная длина, l – конечная длина).

Отсюда коэффициент жесткости k = |F/Δl|

2.3.1 Определение жесткости резиновой полоски:

Оборудование: резиновая полоска с метками, штатив с лапкой, набор грузов, линейка

Закрепим полоску без груза в лапке штатива. Измерим расстояние между метками.

Подвесим к полоске груз массой 102 г (затем – 204 г, 306 г, 408 г). Измерим расстояние между метками, определим удлинение.

Рис. Сравнительно слабый автомобиль может обогнать более мощные, если он подходит к перекрестку в момент включения зеленого света и не затрачивает усилий на трогание с места и разгон.

Но прежде чем изучать разгон автомобиля, нужно вспомнить некоторые понятия.

Ускорение автомобиля

Если автомобиль проходит в каждую секунду одинаковое число метров, движение называется равномерным или установившимся. Если пройденный автомобилем путь в каждую секунду (скорость) изменяется, движение называется:

при увеличении скорости — ускоренным
при уменьшении скорости — замедленным

Приращение скорости в единицу времени называют ускорением, уменьшение скорости в единицу времени — отрицательным ускорением, или замедлением.

Ускорение измеряют приростом или убыванием скорости (в метрах в секунду) за 1 сек. Если за секунду скорость увеличивается на 3 м/сек, ускорение равно 3 м/сек в секунду или 3 м/сек/сек или 3 м/сек2.

Ускорение обозначают буквой j.

Ускорение, равное 9,81 м/сек2 (или округленно, 10 м/сек2), соответствует ускорению, которое, как известно из опыта, имеет свободно падающее тело (без учета сопротивления воздуха), и называется ускорением силы тяжести. Его обозначают буквой g.

Разгон автомобиля

Разгон автомобиля обычно изображают графически. На горизонтальной оси графика откладывают путь, а на вертикальной — скорость и наносят точки, соответствующие каждому пройденному отрезку пути. Вместо скорости на вертикальной шкале можно откладывать время разгона, как это показано на графике разгона отечественных автомобилей.

График разгона представляет собой кривую с постепенно убывающим углом наклона. Уступы кривой соответствуют моментам переключения передач, когда ускорение на какой-то момент падает, однако их часто не показывают.

Инерция

Автомобиль не может с места развить сразу большую скорость, потому что ему приходится преодолевать не только силы сопротивления движению, но и инерцию.

Инерция — это свойство тела сохранять состояние покоя или состояние равномерного движения. Из механики известно, что неподвижное тело может быть приведено в движение (или скорость движущегося тела изменена) только под действием внешней силы. Преодолевая действие инерции, внешняя сила изменяет скорость тела, иначе говоря, придает ему ускорение. Величина ускорения пропорциональна величине силы. Чем больше масса тела, тем большей должна быть сила для придания этому телу нужного ускорения. Масса — это величина, пропорциональная количеству вещества в теле; масса т равна весу тела G, деленному на ускорение силы тяжести g (9,81 м/сек2):

Масса автомобиля сопротивляется разгону с силой Pj, эту силу называют силой инерции. Чтобы разгон мог произойти, на ведущих колесах нужно создать дополнительно силу тяги, равную силе инерции. Значит, сила, необходимая для преодоления инерции тела и для придания телу определенного ускорения j, оказывается пропорциональной массе тела и ускорению. Эта сила равна:

Для ускоренного движения автомобиля требуется дополнительная затрата мощности:

Nj = Pj*Va / 75 = Gj*Va / 270*9,81 = Gj*Va / 2650, л.с.

Рис. Графики времени разгона отечественных автомобилей.

б = 1,03 + 0,05*ik^2

где ik — передаточное число в коробке передач.

Теперь, взяв для примера автомобиль с полным весом 2000 кг, нетрудно сравнить силы, необходимые для поддержания движения этого автомобиля по асфальту со скоростью 50 км/час (пока без учета сопротивления воздуха) и для трогания его с места с ускорением около 2,5 м/сек2, обычным для современных легковых автомобилей.

Для преодоления сопротивления инерции на высшей передаче (ik = 1) потребуется сила:

Такой силы на высшей передаче автомобиль не может развить, нужно включить первую передачу (с передаточным числом ik = 3).

Pj = 2000*2,5*1,5 / 9,81 = 760, кг

что для современных легковых автомобилей вполне возможно.

Итак, сила, необходимая для трогания с места, оказывается в 25 раз больше силы, необходимой для поддержания движения с постоянной скоростью 50 км/час.

Чтобы обеспечить быстрый разгон автомобиля, требуется устанавливать двигатель большой мощности. При движении с постоянной скоростью (кроме максимальной) двигатель работает не в полную мощность.

Из сказанного выше понятно, почему при трогании с места нужно включать низшую передачу. Попутно отметим, что на грузовых автомобилях обычно следует начинать разгон на второй передаче. Дело в том, что на первой передаче (ik примерно равно 7.) очень велико влияние вращающихся масс и тяговой силы не хватит, чтобы сообщить автомобилю большое ускорение; разгон получится очень медленным.

На сухой дороге при коэффициенте сцепления ф, равном около 0,7, трогание с места на низшей передаче не вызывает никаких затруднений, так как сила сцепления все еще превышает тяговую силу. Но на скользкой дороге может часто оказаться, что тяговая сила на низшей передаче больше силы сцепления (особенно при ненагруженном автомобиле), и колеса начинают буксовать. Из этого положения есть два выхода:

уменьшить силу тяги троганием с места при малой подаче топлива или на второй передаче (для грузовых автомобилей — на третьей);
увеличить коэффициент сцепления, т. е. подсыпать под ведущие колеса песок, подложить ветки, доски, тряпки, надеть на колеса цепи и т. д.

Дополнительная, прибавочная нагрузка на задние колеса Zd от передаваемого момента тем больше, чем больше момент Мк, подведенный к колесу и чем короче колесная база автомобиля L (в м):

Естественно, что эта нагрузка особенно велика при движении на низших передачах, так как подводимый к колесам момент увеличен. Так, на автомобиле ГАЗ-51 дополнительная нагрузка на первой передаче равна:

Во время трогания с места и разгона на автомобиль действует сила инерции Pj, приложенная в центре тяжести автомобиля и направленная назад, т. е. в сторону, обратную ускорению. Так как сила Pj приложена на высоте hg от плоскости дороги, она будет стремиться как бы опрокинуть автомобиль вокруг задних колес. При этом нагрузка на задние колеса увеличится, а на передние — уменьшится на величину:

Рис. При передаче усилий от двигателя нагрузка на задние колеса увеличивается, а на передние — уменьшается.

Таким образом, при трогании с места на задние колеса и шины приходится нагрузка от веса автомобиля, от передаваемого увеличенного вращающего момента и от силы инерции. Эта нагрузка действует на подшипники заднего моста и главным образом на шины задних колес. Чтобы сберечь их, нужно троганье с места осуществлять как можно более плавно. Следует напомнить, что на подъеме задние колеса еще более нагружены. На крутом подъеме при трогании с места, да еще при высоком расположении центра тяжести автомобиля, может создаться такая разгрузка передних колес и перегрузка задних, которая приведет к повреждению шин и даже к опрокидыванию автомобиля назад.

Рис. Кроме нагрузки от тягового усилия, при разгоне на задние колеса действует дополнительная сила от инерции массы автомобиля.

Автомобиль двигается с ускорением, и скорость движения его увеличивается, пока тяговая сила больше силы сопротивления движению. С увеличением скорости сопротивление движению возрастает; когда установится равенство тяговой силы и сопротивления, автомобиль приобретает равномерное движение, скорость которого зависит от величины нажима на педаль подачи топлива. Если водитель до отказа нажимает на педаль подачи топлива, эта скорость равномерного движения является одновременно и наибольшей скоростью автомобиля.