Учебники
Журнал «Квант»
Общие
Мякишев Г.Я., Кондрашева Л., Крюков С. Работа сил трения //Квант. — 1991. — № 5. — С. 37-39.
По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала «Квант»
Содержание
Сила трения, как и любая другая сила, совершает работу и соответственно изменяет кинетическую энергию тела при условии, если точка приложения силы перемещается в выбранной системе отсчета. Однако сила трения существенно отличается от других, так называемых консервативных, сил (тяготения и упругости), так как ее работа зависит от формы траектории. Вот почему работу сил трения ни при каких обстоятельствах нельзя представить в виде изменения потенциальной энергии системы. Кроме того, дополнительные сложности при вычислении работы создает специфика силы трения покоя. Здесь существует ряд стереотипов физического мышления, которые хотя и лишены смысла, но очень устойчивы.
Мы рассмотрим несколько вопросов, связанных с не вполне правильным пониманием роли силы трения в изменении энергии системы тел.
О силе трения скольжения
Нередко говорят, что сила трения скольжения всегда совершает отрицательную работу и это приводит к увеличению внутренней (тепловой) энергии системы.
Такое утверждение нуждается в важном уточнении — оно справедливо только в том случае, если речь идет не о работе одной отдельно взятой силы трения скольжения, а о суммарной работе всех таких сил, действующих в системе. Дело в том, что работа любой силы зависит от выбора системы отсчета и может быть отрицательной в одной системе, но положительной в другой. Суммарная же работа всех сил трения, действующих в системе, не зависит от выбора системы отсчета и всегда отрицательна. Вот конкретный пример.
и полная работа сил трения
Поэтому кинетическая энергия системы убывает (переходит в тепло):
Этот вывод имеет общее значение. Действительно, работа двух сил (не только сил трения), осуществляющих взаимодействие между телами, не зависит от выбора системы отсчета (докажите это самостоятельно). Всегда можно перейти к системе отсчета, относительно которой одно из тел покоится. В ней работа силы трения, действующей на движущееся тело, всегда отрицательна, так как сила трения направлена против относительной скорости. Но она отрицательна и в любой другой системе отсчета. Следовательно, всегда, при любом количестве тел в системе, Atr О силе трения покоя
При действии между соприкасающимися телами силы трения покоя ни механическая, ни внутренняя (тепловая) энергия этих тел не изменяется. Значит ли это, что работа силы трения покоя равна нулю? Как и в первом случае, такое утверждение правильно только по отношению к полной работе сил трения покоя над всеми взаимодействующими телами. Одна же отдельно взятая сила трения покоя может совершать работу, причем как отрицательную, так и положительную.
Рассмотрим, например, книгу, лежащую на столе в набирающем скорость поезде. Именно сила трения покоя сообщает книге такую же скорость, как у поезда, т. е. увеличивает ее кинетическую энергию, совершая определенную работу при этом. Другое дело, что такая же по модулю, но противоположная по направлению сила действует со стороны книги на стол, а значит, и на поезд в целом. Эта сила совершает точно такую же работу, но только отрицательную. В результате получается, что полная работа двух сил трения покоя равна нулю, и механическая энергия системы тел не меняется.
О движении автомобиля без проскальзывания колес
Самое устойчивое заблуждение связано именно с этим вопросом.
Пусть автомобиль вначале покоится, а затем начинает разгоняться (рис. 2). Единственной внешней силой, сообщающей автомобилю ускорение, является сила трения покоя Ftr действующая на ведущие колеса (мы пренебрегаем силой сопротивления воздуха и силой трения качения). Согласно теореме о движении центра масс, импульс силы трения равен изменению импульса автомобиля:
если скорость центра масс в начале движения равнялась нулю, а в конце υc. Приобретая импульс, т. е. увеличивая свою скорость, автомобиль одновременно получает и определенную порцию кинетической энергии. А поскольку импульс сообщается силой трения, естественно считать, что и увеличение кинетической энергии определяется работой этой же силы. Вот это-то утверждение оказывается совершенно неверным. Сила трения ускоряет автомобиль, но работы при этом не совершает. Как же так?
Вообще говоря, ничего парадоксального в этой ситуации нет. В качестве примера достаточно рассмотреть совсем простую модель — гладкий кубик с прикрепленной сбоку пружинкой (рис. 3). Кубик, придвигают к стене, сжимая пружинку, а затем отпускают. «Отталкиваясь» от стены, наша система (кубик с пружинкой) приобретает определенные импульс и кинетическую энергию. Единственной внешней силой, действующей по горизонтали на систему, является, очевидно, сила реакции стены Fp. Именно она и сообщает системе ускорение. Однако никакой работы при этом, конечно, не совершается — ведь точка приложения этой силы неподвижна (в системе координат, связанной с землей), хотя сила действует некоторое конечное время Δt.
Аналогичная ситуация возникает и при разгоне автомобиля без проскальзывания. Точка приложения силы трения, действующей на ведущее колесо автомобиля, т. е. точка соприкосновения колеса с дорогой, в любой момент покоится относительно дороги (в системе отсчета, связанной с дорогой). При движении автомобиля она исчезает в одной точке и сразу же появляется в соседней.
Не противоречит ли сказанное закону сохранения механической энергии? Конечно же, нет. В нашем случае с автомобилем изменение кинетической энергии системы происходит за счет ее внутренней энергии, выделяющейся при сгорании топлива.
Для простоты рассмотрим чисто механическую систему: игрушечный автомобиль с пружинным заводом. Двигатель такого автомобиля использует не внутреннюю энергию топлива, а потенциальную энергию сжатой пружины. Вначале пружина заведена, и ее потенциальная энергия Ep1 отлична от нуля. Если двигатель игрушки — просто растянутая пружина, то \(
E_
E_
В случае реального автомобиля
где ΔU — энергия, полученная при сгорании топлива.
Если колеса автомобиля проскальзывают, то Atr \(
Видно, что кинетическая энергия автомобиля в конечном состоянии оказывается меньше, чем в отсутствие проскальзывания.
Работа силы трения действующей на автомобиль
Когда мы говорим «абсолютно гладкая поверхность» — это значит, что между ней и телом нет трения. Такая ситуация в реальной жизни практически невозможна. Избавиться от трения полностью невероятно трудно.
Чаще при слове «трение» нам приходит в голову его «тёмная» сторона — из-за трения скрипят и прекращают качаться качели, изнашиваются детали машин. Но представьте, что вы стоите на идеально гладкой поверхности, и вам надо идти или бежать. Вот тут трение бы, несомненно, пригодилось. Без него вы не сможете сделать ни шагу, ведь между ботинком и поверхностью нет сцепления, и вам не от чего оттолкнуться, чтобы двигаться вперёд.
Трение — это взаимодействие, которое возникает в плоскости контакта поверхностей соприкасающихся тел.
Сила трения — это величина, которая характеризует это взаимодействие по величине и направлению.
Основная особенность: сила трения приложена к обоим телам, поверхности которых соприкасаются, и направлена в сторону, противоположную мгновенной скорости движения тел друг относительно друга. Поэтому тела, свободно скользящие по какой-либо горизонтальной поверхности, в конце концов остановятся. Чтобы тело двигалось по горизонтальной поверхности без торможения, к нему надо прикладывать усилие, противоположное и хотя бы равное силе трения. В этом заключается суть силы трения.
Откуда берётся трение
Трение возникает по двум причинам:
Виды силы трения
В зависимости от вида трущихся поверхностей, различают сухое и вязкое трение. В свою очередь, оба подразделяются на другие виды силы трения.
Сила трения покоя
Рассмотрим силу трения покоя подробнее.
Обычная ситуация: на кухне имеется холодильник, его нужно переставить на другое место.
Когда никто не пытается двигать холодильник, стоящий на горизонтальном полу, трения между ним и полом нет. Но как только его начинают толкать, коварная сила трения покоя тут же возникает и полностью компенсирует усилие. Причина её возникновения — те самые неровности соприкасающихся поверхностей, которые деформируясь, препятствуют движению холодильника. Поднатужились, увеличили силу, приложенную к холодильнику, но он не поддался и остался на месте. Это означает, что сила трения покоя возрастает вместе с увеличением внешнего воздействия, оставаясь равной по модулю приложенной силе, ведь увеличиваются деформации неровностей.
Пока силы равны, холодильник остаётся на месте:
Сила трения, которая действует между поверхностями покоящихся тел и препятствует возникновению движения, называется силой трения покоя
Сила трения скольжения
Что же делать с холодильником и можно ли победить силу трения покоя? Не будет же она расти до бесконечности?
Зовём на помощь друга, и вдвоём уже удаётся передвинуть холодильник. Получается, чтобы тело двигалось, нужно приложить силу, большую, чем самая большая сила трения покоя:
Теперь на движущийся холодильник действует сила трения скольжения. Она возникает при относительном движении контактирующих твёрдых тел.
Итак, сила трения покоя может меняться от нуля до некоторого максимального значения — Fтр. пок. макс И если приложенная сила больше, чем Fтр. пок. макс, то у холодильника появляется шанс сдвинуться с места.
Теперь, после начала движения, можно прекратить наращивать усилие и ещё одного друга можно не звать. Чтобы холодильник продолжал двигаться равномерно, достаточно прикладывать силу, равную силе трения скольжения:
Как рассчитать и измерить силу трения
Чтобы понять, как измеряется сила трения, нужно понять, какие факторы влияют на величину силы трения. Почему так трудно двигать холодильник?
Самое очевидное — его масса играет первостепенную роль. Можно вытащить из него все продукты и тем самым уменьшить его массу, и, следовательно, силу давления холодильника на опору (пол). Пустой холодильник сдвинуть с места гораздо легче!
Следовательно, чем меньше сила нормального давления тела на поверхность опоры, тем меньше и сила трения. Опора действует на тело с точно такой же силой, что и тело на опору, только направленной в противоположную сторону.
Сила реакции опоры обозначается N. Можно сделать вывод
Второй фактор, влияющий на величину силы трения, — материал и степень обработки соприкасающихся поверхностей. Так, двигать холодильник по бетонному полу гораздо тяжелее, чем по ламинату. Зависимость силы трения от рода и качества обработки материала обеих соприкасающихся поверхностей выражают через коэффициент трения.
Коэффициент трения обозначается буквой μ (греческая буква «мю»). Коэффициент определяется отношением силы трения к силе нормального давления.
Он чаще всего попадает в интервал от нуля до единицы, не имеет размерности и определяется экспериментально.
Можно предположить, что сила трения зависит также от площади соприкасающихся поверхностей. Однако, положив холодильник набок, мы не облегчим себе задачу.
Ещё Леонардо да Винчи экспериментально доказал, что сила трения не зависит от площади соприкасающихся поверхностей при прочих равных условиях.
Сила трения скольжения, возникающая при контакте твёрдого тела с поверхностью другого твёрдого тела прямо пропорциональна силе нормального давления и не зависит от площади контакта.
Этот факт отражён в законе Амонтона-Кулона, который можно записать формулой:
где μ — коэффициент трения, N — сила нормальной реакции опоры.
Для тела, движущегося по горизонтальной поверхности, сила реакции опоры по модулю равна весу тела:
Сила трения качения
Ещё древние строители заметили, что если тяжёлый предмет водрузить на колёсики, то сдвинуть с места и затем катить его будет гораздо легче, чем тянуть волоком. Вот бы пригодилась эта древняя мудрость, когда мы тянули холодильник! Однако всё равно нужно толкать или тянуть тело, чтобы оно не остановилось. Значит, на него действует сила трения качения. Это сила сопротивления движению при перекатывании одного тела по поверхности другого.
Причина трения качения — деформация катка и опорной поверхности. Сила трения качения может быть в сотни раз меньше силы трения скольжения при той же силе давления на поверхность. Примерами уменьшения силы трения за счёт подмены трения скольжения на трение качения служат такие приспособления, как подшипники, колёсики у чемоданов и сумок, ролики на прокатных станах.
Направление силы трения
Сила трения скольжения всегда направлена противоположно скорости относительного движения соприкасающихся тел. Важно помнить, что на каждое из соприкасающихся тел действует своя сила трения.
Бывают ситуации, когда сила трения не препятствует движению, а совсем наоборот.
Представьте, что на ленте транспортёра лежит чемодан. Лента трогается с места, и чемодан движется вместе с ней. Сила трения между лентой и чемоданом оказалась достаточной, чтобы преодолеть инерцию чемодана, и эти тела движутся как одно целое. На чемодан действует сила трения покоя, возникающая при взаимодействии соприкасающихся поверхностей, которая направлена по ходу движения ленты транспортёра.
Если бы лента была абсолютно гладкой, то чемодан начал бы скользить по ней, стремясь сохранить своё состояние покоя. Напомним, что это явление называется инерцией.
Сила трения покоя, помогающая нам ходить и бегать, также направлена не против движения, а вперёд по ходу перемещения. При повороте же автомобиля сила трения покоя и вовсе направлена к центру окружности.
Для того чтобы понять, как направлена сила трения покоя, нужно предположить, в каком направлении стало бы двигаться тело, будь поверхность идеально гладкой. Сила трения покоя в этом случае будет направлена как раз в противоположную сторону. Пример, лестница у стены.
Подведём итоги
У нас вы сможете учиться в удобном темпе, делать упор на любимые предметы и общаться со сверстниками по всему миру.
Попробовать бесплатно
Интересное по рубрике
Найдите необходимую статью по тегам
Подпишитесь на нашу рассылку
Мы в инстаграм
Домашняя онлайн-школа
Помогаем ученикам 5–11 классов получать качественные знания в любой точке мира, совмещать учёбу со спортом и творчеством
Посмотреть
Рекомендуем прочитать
Реальный опыт семейного обучения
Звонок по России бесплатный
Посмотреть на карте
Если вы не нашли ответ на свой вопрос на нашем сайте, включая раздел «Вопросы и ответы», закажите обратный звонок. Мы скоро свяжемся с вами.
Проект по физике «Сила трения. Тормозной путь.»
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
«Сила трения. Тормозной путь.»
Оглавление
Конечная цель физики — описать вселенную одним-единственным уравнением, которое могло бы уместиться на майке.
Леон Ледерман
Длину тормозного пути своего автомобиля должен знать каждый водитель. Особенно важно понимать и осознавать, что длина торможения разнится не только от статуса авто, но и от вида дорожного покрытия и времени года. Меня заинтересовали вопросы, как понять – нужно ли нам учитывать тормозной путь, когда мы пользуемся транспортом или переходим дорогу перед транспортом. Нужно ли пешеходу и пассажиру общественного транспорта учитывать тормозной путь автомобиля? Почему нельзя переходить проезжую часть дороги перед близко идущим транспортом? Какое расстояние до движущегося транспортного средства считается безопасным? Чем объяснить высокий процент травматизма на дорогах и дорожно-транспортных происшествий?
Ответы на эти и многие другие вопросы, связанные с движением тел, дают законы механики.
Гипотеза исследования. Тормозной путь зависит от скорости и от коэффициента сцепления шин с дорогой.
Основная цель данного проекта: исследовать факторы, от которых зависит тормозной путь.
1. Изучить литературу по данному вопросу.
2.Провести анкетирование с целью выявить осведомленность по теме исследования у одноклассников и систематизировать полученную информацию.
3.Выяснить зависимость тормозного пути от скорости и коэффициента сцепления шин с дорогой.
4.Организовать эксперименты, подтверждающие зависимости тормозного пути от скорости и коэффициента сцепления шин с дорогой.
5.Продумать и создать демонстрационные эксперименты, доказывающие зависимость тормозного пути от скорости транспорта и от коэффициента сцепления шин с дорогой.
6. Нарисовать информационные картинки по физике «Занимательная физика. Сила трения. Тормозной путь»
7. Составить презентацию с фотоотчетом по проекту.
Для достижения поставленных целей над данным проектом работали по следующим направлениям:
Теоретический анализ проблемы исследования
Информационные картинки по физике «Занимательная физика. Сила трения. Тормозной путь»
Презентация с фотоотчетом
Практическая значимость Данный проект может быть использован в качестве учебного пособия на уроках физики при изучении соответствующих тем, на занятиях кружков и секций.
Проект может быть предложен в качестве самостоятельного источника информации для подготовки сообщений учащимися.
Электронная презентация проекта и информационные картинки по физике «Занимательная физика. Сила трения. Тормозной путь» может быть использована в качестве наглядного пособия при изучении темы и повышения интереса к изучению физических явлений.
Научный интерес заключается в том, что в процессе изучения данного вопроса получены некоторые сведения о практическом применении явления тормозного пути.
Чтобы узнать, от каких факторов зависит тормозной путь, мною была изучена следующая литература:
Механика. Молекулярная физика и теплота. / Бытько Н.Д. Физика, ч.1 и 2 –М: – М: Дрофа, 2012 г.
В пособие включено большое число задач с решениями для лучшего понимания физики. Приведено много примеров, показывающих связь физики с техникой.
Мир механики и техники: Кн. для учащихся. / Иванов А.С., Проказа А.Т. – М: Просвещение, 1993 г.
В книге на многочисленных примерах рассказывается об увлекательном мире техники, основанном на механических закономерностях.
Элементарный учебник физики: Т.1 Механика. Молекулярная физика. Учебное пособие. Под ред. Г.С. Ландсберга – М: «ФИЗМАТЛИТ» издательство (название в кавычках), 2010 г.
Достоинством данного пособия является глубина изложения физической стороны процессов и явлений в природе и технике.
Актуальность темы исследования
В нашей стране с каждым годом происходит увеличение транспортных средств и дороги стали объектом повышенной опасности, что приводит к необходимости изучения этого вопроса.
Длина тормозного пути часто оказывается решающим фактором в критической ситуации на дороге. Лишний метр, прочерченный покрышками по асфальту, может стоить не только разбитого бампера, но и жизни.
Те, кто в настоящий момент обучается в школе, в будущем станут водителями или пешеходами, обязаны знать, что тормозной путь зависит от начальной скорости и коэффициента сцепления шин с дорогой.
В окружающем нас мире существует множество физических явлений: гром и молния, дождь и град, электрический ток, трение и т.д.
Почему возникает трение, на что влияет, от чего зависит сила трения? И, наконец, трение — это друг или враг?
Немного разбежавшись, можно лихо прокатиться по ледяной дорожке. Но попробуйте сделать это на обычном асфальте. Впрочем, и пробовать не стоит. Ничего не получится. Виновницей вашей неудачи станет очень большая сила трения. По этой же причине сложно сдвинуть с места массивный стол или, скажем, пианино.
В месте соприкосновения двух тел всегда возникает взаимодействие, которое препятствует движению одного тела по поверхности другого. Его и называют трением. А величину этого взаимодействия — силой трения. (приложение 1.)
Представим себе, что вам надо передвинуть тяжелый шкаф. Вашей силы явно не хватает. Увеличим «сдвигающую» силу. Одновременно увеличивается и сила трения покоя. И направлена она в сторону противоположную движения шкафа. Наконец, «сдвигающая» сила «побеждает» и шкаф трогается с места. Теперь в свои права вступает сила трения скольжения. Но она меньше силы трения покоя и дальше шкаф передвигать значительно легче.
Вам, конечно, приходилось наблюдать, как 2-3 человека откатывают в сторону тяжелый автомобиль с внезапно заглохшим двигателем. Люди, толкающие автомобиль, никакие не силачи, просто на колеса автомобиля действует сила трения качения. Этот вид трения возникает при перекатывании одного тела по поверхности другого. Может катиться шарик, круглый или гранёный карандаш, колеса железнодорожного состава и т. д. Этот вид трения гораздо меньше силы трения скольжения. Поэтому совсем легко передвигать тяжелую мебель, если она снабжена колёсиками.
Но, и в этом случае сила трения направлена против движения тела, следовательно, уменьшает скорость тела. Если бы не её «вредный характер», разогнавшись на велосипеде или роликах, можно было бы наслаждаться ездой бесконечно долго. По этой же причине автомобиль с выключенным двигателем ещё какое-то время будет двигаться по инерции, а затем остановится.
Итак, запоминаем, различают 3 вида сил трения:
Быстрота изменения скорости называется ускорением. Но, поскольку, сила трения замедляет движение, то это ускорение будет со знаком «минус». Правильно будет сказать, под действием трения тело движется с замедлением.
Трение всегда сопровождается повышением температуры соприкасающихся поверхностей.
Существуют две причины, вызывающие это явление:
неровности на поверхности соприкасающихся тел;
силы межмолекулярного притяжения.
Сила трения зависит от:
зависит от материала соприкасающихся поверхностей;
кроме того, трение возрастает с увеличением веса тела;
действует в сторону противоположную движению.
Формула силы трения:
k — коэффициент трения, который отражает зависимость силы трения от материала и чистоты его обработки.
N — это сила, действующая на опору.
Скажем, если металл катится по металлу k=0,18, если вы мчитесь на коньках по льду k= 0,02 (коэффициент трения всегда меньше единицы);
Если тело находится на горизонтальной поверхности, эта сила равна весу тела. Для наклонной плоскости она меньше веса и зависит от угла наклона. Чем круче горка, тем легче с нее скатиться и дольше можно проехать.
А, высчитав по этой формуле силу трения покоя шкафа, мы узнаем какую силу нужно приложить, чтобы сдвинуть его с места.
Если на тело действует сила, под действием которой тело перемещается, то всегда совершается работа. У работы силы трения свои особенности: ведь она не вызывает движение, а препятствует ему. Поэтому, совершаемая ею работа, всегда будет отрицательной, т.е. со знаком «минус», в какую бы сторону не двигалось тело.
Силы трения сопровождают нас повсюду, принося ощутимый вред и огромную пользу.
Вообразим, что исчезло трение. Изумленный наблюдатель увидел бы: как рушатся горы, сами по себе выкорчевываются из земли деревья, ураганные ветры и морские волны бесконечно властвуют над землей. Все тела сползают куда-то вниз, транспорт разваливается на отдельные детали, поскольку болты без трения не выполняют свою роль, невидимый безобразник развязал бы все шнурки и узлы, мебель, не удерживаемая силами трения, сползла в самый низкий угол комнаты.
Попытаемся убежать, спастись от этого хаоса, но без трения не сможем сделать, ни шагу. Ведь именно трение помогает нам при ходьбе отталкиваться от земли. Теперь понятно, почему зимой скользкие дороги посыпают песком.
И в то же время иногда трение наносит значительный вред. Люди научились уменьшать и увеличивать трение, извлекая из него огромную пользу. Например, для перетаскивания тяжелых грузов придумали колеса, заменив трение скольжение — качением, которое, значительно меньше трения скольжения. Потому, что катящемуся телу не приходится цеплять множество мелких неровностей поверхности, как при скольжении тел. Затем снабдили колёса шинами с глубоким рисунком (протекторами). Оказывается, резина хорошо удерживает колеса на дороге, а уголь, добавляемый в резину, придает ей чёрный цвет, нужную жёсткость и прочность. Кроме того, позволяет при авариях на дороге, измерить тормозной путь. Ведь при торможении резина оставляет четкий чёрный след. При необходимости можно уменьшить трение, используя смазочные масла и сухую графитовую смазку.
Замечательным изобретением явилось создание разного вида шарикоподшипников. Их применяют в самых различных механизмах от велосипеда до новейшего самолёта.
Когда тело в воде неподвижно, то трение о воду не происходит. Но стоит ему начать движение, возникает трение, т. е. вода оказывает сопротивление движению в ней любых тел. Значит, и берег, создавая трение, «тормозит» воду. А, так как трение воды о берег уменьшает её скорость, то на средину реки заплывать не стоит, ведь там течение гораздо сильнее. Рыбы и морские животные имеют такую форму, чтобы трение их тел о воду было минимальным.
Такую же обтекаемость конструкторы придают и подводным лодкам.
Понятие тормозной путь автомобиля
Тормозной путь автомобиля — расстояние, пройденное АТС от начала до конца торможения. Нормативные значения тормозного пути автотранспортных средств при определенных условиях приведены в разделе требования к тормозному управлению «Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки». (приложение 2.)
«Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки» предусматривает методику пересчета нормативов тормозного пути в зависимости от начальной скорости торможения АТС, т.е. скорости, превышающей 40 км в час.
Для этого приводится следующая формула:
St = AVо + Vо2/26 Jуст., где
Vо — начальная скорость торможения АТС, км/ч;
Jуст — установившееся замедление, м/с2;
А — коэффициент, характеризующий время срабатывания тормозной системы.
При пересчетах нормативов тормозного пути Sт следует использовать значения коэффициента А и установившегося замедления Jуст для различных категорий АТС. (приложение 2.)
Далее приводятся значения тормозного пути для различных скоростных режимов, рассчитанных по данной методике.
Рис. 2. Исходные данные для расчета норматива тормозного пути ST АТС в снаряженном состоянии А
3. Тормозной путь автомобиля является основным составляющим длины остановочного пути.
Остановочный путь — это расстояние, которое проходит автомобиль с момента обнаружения водителем опасности на дороге до полной остановки. Остановочный путь будет больше тормозного пути на величину в метрах за время реакции водителя и за время срабатывания тормозной системы.
Время реакции водителя составляет от 0,4 до 1,2 с и зависит от профессионализма водителя и его физического и психо — эмоционального состояния (время реакции увеличивается при усталости, заболеваниях, резко возрастает при алкогольном или наркотическом опьянении).
Время срабатывания тормозной системы — это время с момента нажатия на педаль тормоза до приведения в действие тормозного устройства. Зависит от качества и состояния тормозной системы, обычно составляет до 0,4 сек у тормозов с гидравлическим приводом и до 0,8 сек у тормозов с пневматическим приводом.
4. Тормозной путь автомобиля, кроме начальной скорости торможения, зависит от множества других дополнительных факторов. Это состояние тормозов, состояние шин, наличие АБС, вид дорожного покрытия, погодные условия. Обобщающим показателем состояния шин и дорожных условий является коэффициент сцепления шин с дорогой. Коэффициент сцепления колеса с опорной поверхностью – это отношение результирующей продольной и поперечной сил реакций опорной поверхности, действующих в контакте колеса с опорной поверхностью, к величине нормальной реакции опорной поверхности на колесо.
Согласно краткого автомобильного справочника (НИИАТ, 1983год) значения коэффициента сцепления при скорости 40 км в час (приложение 2).
Вывод: из таблицы видно, что тормозной путь автомобиля увеличивается при типе поверхности и сухой поверхности.
Особенности тормозного пути. Все что нужно знать
Естественно, надо понимать, что чем выше ваша скорость автомобиля, тем длиннее будет тормозной путь в случае экстренного торможения. Также надо учитывать погодные условия, дорожное покрытие и состояние резины колес. Заучив как таблицу умножения параметры тормозного пути на разной скорости вы сможете лучше контролировать автомобиль во время движения, поддерживать правильную дистанцию, и в случае необходимости сможете вовремя экстренно затормозить, чтобы избежать аварии. Особенно эта важно для всех водителей-новичков, которые только недавно получили права.
Конечно, любой тормозной путь зависит от скорости движения машины. Но это еще не все. От того какой итоговый результат покажет та или иная машина зависит от технических характеристик транспортного средства, дорожные и погодные условия, техническое состояние автомобиля и износ резины.
Но и это еще не все. Важную роль также играет реакция водителя на препятствие на дороге. Да, от того, как мы среагируем на опасность в пути, зависит итоговый тормозной путь.
Из таблицы средних значений тормозного пути (приложение 3) при определенных скоростях из которой вы можете увидеть два основных важных параметра, которые влияют на итоговое расстояние торможения автомобиля.
Как можно увидеть тормозной путь на прямую зависит от скорости автомобиля и реакции автомобиля перед торможением. Ведь чем больше скорость движения, тем быстрее должны среагировать, приняв решение нажать педаль тормоза. Но на большой скорости пока автомобиль за считанные доли секунды примете решение о торможении и нажмете педаль тормоза вы проедете за это время определенное расстояние, что в конечном итоге и отразится на итоговом значении тормозного пути.
Недавно проведено исследование, которое показало сколько в среднем проезжает водитель лишнего пути, прежде чем примет решение нажать педаль тормоза. В итоге полученные результаты сложили со средними значениями тормозного пути на определенных скоростях (замер с момента нажатия педали тормоза). В результате исследования были полученные итоговые данные о длине тормозного пути с учетом реакции автомобиля перед нажатием педали тормоза. (приложение 3)
Рис. 3. Итоговые данные о длине тормозного пути с учетом реакции автомобиля перед нажатием педали тормоза. (м)
Как мы уже сказали на тормозной путь может отличаться в зависимости от различных факторов.
Вот главные факторы, которые напрямую влияют на тормозной путь:
Как вы можете увидеть на картинке выше и в таблице, высокая скорость автомобиля приводит к увеличенному тормозному пути. Но как видите помимо скорости также играет роль скорость вашей реакции перед тем как нажмете педаль тормоза. В среднем у большинства людей скорость реакции на экстренную ситуацию на дороге и при принятии решения о торможении примерно одинакова. Как можно увидеть из таблицы выше чем выше скорость, тем длиннее будет пройденный путь до того момента пока мы не нажмем педаль тормоза. И это с учетом того что скорость нашей реакции не изменяется.
Это весомый аргумент чтобы побудить водителей не нарушать скоростной режим. Особенно в населенных пунктах в черте города. Вот почему во многих городах установлена ограничение скорости в 40 км/час.
Также необходимо знать, что на мокрой или обледенелой дороге тормозной путь, конечно, увеличивается. Дело в том, что на скользкой поверхности сцепление автомобиля с дорогой снижается, что и приводит в случае торможения к увеличению тормозного пути.
Например, в гололед тормозной путь любого автомобиля может увеличиться в десятки раз.
Состояние алкогольного или наркотического опьянения.
Управление автомобилем в состоянии алкогольного или наркотического опьянения на самом деле также влияет на итоговый тормозной путь машины. Дело в том, что алкоголь или наркотики снижают скорость реакции водителя в несколько раз. Соответственно все движения за рулем будут осуществляться медленнее. Но это может быть не заметным со стороны. Но на самом деле реакция пьяного водителя действительно будет снижена. Но на дороге обычно все решают миллисекунды. Именно поэтому водитель в пьяном состоянии за рулем очень опасен. Ведь в случае экстренного торможения водитель в состоянии алкогольного или наркотического опьянения нажмет тормоз при необходимости с запоздалой реакцией. В итоге автомобиль прежде, чем начнет останавливаться проедет дополнительно приличное расстояние, что в конечном итоге добавит тормозному пути лишних метров.
Шины также являются важным фактором, который влияет на итоговый тормозной путь автомобиля. Во-первых, длина тормозного пути зависит от степени износа протектора резины, а также от марки покрышек. Естественно, чем дороже марка и модель резины, тем больше она обеспечивает сцепление с дорогой. Кроме того, на мокрой дороге, тормозной путь зависит от состояния протектора резины и от его спецификации. Если резина изношена, то глубина протектора будет небольшой, что приведет к невозможности достаточного отвода воды с покрышек. В результате уменьшиться сцепление с дорогой, что в свою очередь влияет на тормозной путь машины при торможении.
В том числе не стоит забывать и давлении в шинах, которое необходимо поддерживать в соответствии с рекомендациями автопроизводителя. Помните, что низкое давление в шинах (или слишком высокое) приведет к увеличению тормозного пути на любой дороге. Поэтому очень важно не только следить за состоянием покрышек и вовремя менять их на новые, но и периодически проверять давление в них.
Техническое состояние транспортного средства.
Конечно, любой автомобиль должен выезжать на дорогу только в приемлемом техническом состоянии. Для этого нужно периодически проводить плановую диагностику всех важных систем автомобиля, а также вовремя проводить техническое обслуживание и необходимый ремонт.
Помните, что техническое состояние автомобиля напрямую влияет на тормозной путь в случае торможения.
Например, плохие тормозные колодки, тормозные диски или барабаны и старая тормозная жидкость могут привести к увеличению тормозного пути в два раза.
Помните также что помимо технического состояния транспортного средства вы должны содержать машину в чистом виде. Например, грязное лобовое стекло может стать причиной того вы что-то не увидите (или не вовремя заметите) на дороге и слишком поздно нажмете на педаль тормоза. В итоге ваш тормозной путь может существенно увеличиться, что естественно приведет к аварии.
В том числе грязные передние фары могут недостаточно освещать дорогу в темное время суток. В таком случае вы рискуете вовремя не заметить опасность на дороге и среагируете слишком поздно, увеличив тем самым тормозной путь.
Отвлечение внимания на дороге.
Когда мы за рулем мы должны быть максимально внимательны и сосредоточены на дороге. Но, к сожалению, нас часто многое отвлекает на дороге, в результате чего наша реакция за рулем снижается, что приводит часто к ДТП.
Например, главный враг водителя — это мобильный телефон, смартфон и планшет. Согласно действующему законодательству, в нашей стране действует запрет на использование мобильных устройств во время движения за рулем автомобиля. Но, к сожалению, этот закон мало кто соблюдает в России.
Но этот запрет на самом деле сделан неспроста. Дело в том, что согласно исследованиям, разговоры по сотовому телефону за рулем автомобиля отвлекают водителя и снижают внимание. В том числе из-за мобильного телефона реакция водителя сильно падает. Например, официально установлено что водитель ведущий разговоры по мобильному телефону во время движения начинает себя вести так как водитель управляющий автомобилем в состоянии легкого алкогольного опьянения. Почему так происходит? Все дело в том, что наш мозг не безграничен и не может обрабатывать слишком много информации одновременно. В итоге, когда мы разговариваем по телефону за рулем наша реакция, снижается в несколько раз, что часто и становится причиной аварии. Например, из-за того, что водитель не вовремя начал тормозить, что в итоге привело к увеличению тормозного пути.
Все вышеуказанные факторы напрямую влияют на итоговый тормозной путь в случае торможения автомобиля. Ведь все эти вещи приводят к увеличению времени для полной остановки, что в конечном итоге ведет к более длинному тормозному пути.
Конечно, мы указали не все причины, по которым может увеличиться тормозной путь. На самом деле их существует огромное количество. Но мы указали самые важные факторы, которые оказывают непосредственное влияние на тормозной путь любого транспортного средства.
