Может ли автомобиль двигаться равномерно: Может ли автомобиль двигаться равномерно по горизонтальному шоссе с выключенным двигателем?

Движение по окружности под действием нескольких сил

1. Поворот транспорта

Движение по горизонтальной дороге

Напомним, что ускорение тела, движущегося со скоростью v по окружности радиусом r, направлено к центру окружности (центростремительное ускорение). Модуль ускорения

a = v²/r.

Согласно второму закону Ньютона

= m,

где – равнодействующая всех приложенных к телу сил.

Пусть автомобиль совершает поворот на горизонтальной дороге, двигаясь равномерно по дуге окружности. На него действуют сила тяжести m и сила нормальной реакции (рис. 21.1). Но обе они направлены вертикально и поэтому не могут вызвать ускорения, направленного горизонтально. Это ускорение вызывает горизонтально направленная сила трения, действующая на автомобиль со стороны дороги.

Если колеса автомобиля не проскальзывают, то нижние точки колес покоятся относительно дороги. Следовательно, ускорение вызывает сила трения покоя _тр.пок (рис. 21.1). (Эта сила возникает, когда вследствие поворота руля оси вращения передних колес поворачиваются. Причины появления этой силы можно объяснить, только рассматривая автомобиль не как материальную точку.)

? 1. Используя рисунок 21.1, объясните смысл следующих уравнений:

? 2. Чему равен радиус окружности r, по которой может равномерно двигаться автомобиль на горизонтальной дороге со скоростью v, если коэффициент трения между колесами и дорогой равен μ?
Подсказка. F_тр.пок ≤ μN.

? 3. С какой наибольшей скоростью (в километрах в час) автомобиль может совершить поворот на перекрестке нешироких улиц, двигаясь по дуге окружности радиусом 10 м? Рассмотрите движение автомобиля по сухому асфальту и по льду.

Выполнив это задание, вы лучше поймете, почему водитель притормаживает перед поворотом, особенно на скользкой дороге.

Движение по наклонной дороге

Если полотно дороги наклонить в сторону поворота, то сила нормальной реакции опоры будет наклонена под углом к вертикали (рис. 21.2).

В таком случае появляется горизонтальная составляющая силы нормальной реакции, направленная в сторону поворота. Это позволяет увеличить скорость на повороте при тех же значениях радиуса поворота и коэффициента трения.

? 4. При каком угле наклона дороги автомобиль, который едет со скоростью v = 72 км/ч по дуге окружности радиусом r = 30 м, может совершить поворот даже на очень скользкой дороге?
Подсказка. В данном случае проекция силы нормальной реакции на ось x равна mg tg α.

? 5. Почему велотреки делают с наклоном внутрь (рис. 21.3)?

Гонки по вертикальной стене

Ехать по окружности можно и по вертикальной стене (рис. 21.4)! В таком случае центростремительное ускорение обеспечивает только сила нормальной реакции (рис. 21.5). (Автомобиль, который едет по вертикальной стене, не переворачивается потому, что на его нижние колеса стена давит с большей силой, чем на верхние.)

? 6. С какой скоростью (в километрах в час) можно ехать по вертикальной цилиндрической стене радиусом 5 м, если коэффициент трения μ между колесами и стеной равен 0,5?

2.

Конический маятник

Подвешенный на нити груз, который равномерно движется по окружности в горизонтальной плоскости, называют коническим маятником (рис. 21.6).

На груз действуют сила тяжести m и сила натяжения нити , направленная вдоль нити. (Силу натяжения нити в данном случае неудобно обозначать , потому что буквой T обозначен период обращения груза по окружности.) Равнодействующая этих сил вызывает центростремительное ускорение груза.

Введем обозначения:
l — длина нити,
r — радиус окружности,
α — угол между нитью и вертикалью,
T — период обращения груза по окружности.

? 7. Используя рисунок 21.6, объясните смысл следующих уравнений:

Подсказка. Воспользуйтесь тем, что r = l cos α.

? 8. Чему равен период обращения конического маятника, если длина нити равна l?

? 9. Шарик массой 100 г, подвешенный на нити длиной 50 см, вращается по окружности в горизонтальной плоскости. При этом сила натяжения нити 2 Н.
а) Какой угол составляет нить с вертикалью?
б) Чему равен период обращения шарика по окружности?
в) Чему равен радиус окружности, по которой движется шарик?
г) С какой скоростью движется шарик?
д) Во сколько раз ускорение шарика больше ускорения свободного падения?
е) За какое время шарик пройдет путь, равный 1 км?

Движение по гладкой поверхности

Пусть небольшая шайба скользит по горизонтальной окружности внутри гладкой полусферы (рис. 21.7).

Главное в таких задачах – увидеть, что это видоизмененный конический маятник: роль силы натяжения нити играет сила нормальной реакции.

? 10. Шайба массой 50 г движется со скоростью 2 м/с по горизонтальной окружности радиусом 20 см внутри гладкой полусферы.
а) С каким ускорением движется шайба?
б) Под каким углом к вертикали направлена сила нормальной реакции, действующая на шайбу со стороны полусферы?
в) Чему равна сила нормального давлениям?
г) Чему равен радиус полусферы?
д) Чему равна частота обращения шайбы по окружности?

Рассмотрим также движение тела по внутренней поверхности конуса.

? 11. Шайба движется по горизонтальной окружности радиусом r по гладкой поверхности конуса (рис. 21.8, для наглядности конус разрезан). Образующая конуса составляет угол α с вертикалью. Чему равен период обращения шайбы?

Дополнительные вопросы и задания

12. На горизонтальном диске на расстоянии 10 см от оси лежит небольшая шайба массой 20 г. Диск начинают вращать вокруг его оси, медленно увеличивая частоту обращения. Когда частота становится равной 1 с-1, шайба начинает скользить по диску.
а) Каков коэффициент трения между шайбой и диском?
б) Чему равна сила трения, действующая на шайбу, при частоте обращения 0,5 с^-1?
в) Начертите примерный график зависимости силы трения от частоты обращения диска.

13. Груз массой 100 г, подвешенный на пружине жесткостью 200 Н/м, вращают по окружности, лежащей в горизонтальной плоскости. Чему равна частота обращения, если длина пружины в 2 раза больше ее длины в недеформированном состоянии?

14. На стержне, укрепленном на расстоянии d от оси вращения горизонтального диска, на нити длиной l подвешен шарик (рис. 21.9). При вращении диска нить отклоняется от вертикали на угол α.
а) Каково ускорение шарика?
б) Каков период обращения диска?

Задача. Первую половину пути автомобиль двигался равномерно со

Задача. Первую половину пути автомобиль двигался равномерно со скоростью, модуль которой 

км/ч, а вторую половину — со скоростью, в  раз меньшей. Найти среднюю скоростью движения автомобиля на всём пути.

Дано:

км/ч

Найти:

— ?

Решение

Рис. 1. Движение

Думаем: вопрос задачи связан с определением средней скорости движения. Движение состоит из нескольких участков, поэтому визуализируем движение (рис. 1). Пусть автомобиль начинает двигаться из точки А, далее в точке B происходит смена скорости, и тело приезжает в точку С. Занесём на рисунок все переменные из дано и найти.

В тексте мы встречаем неявное дано (т.е. слова, указывающие на какие-либо особенности движения). В нашем случае, это слова «первую/вторую половину пути». Это значит, что движение разделено на два участка по равенству расстояния (на нашем рисунке это дано записано как 

 для каждого из участков). Таким образом, мы незаметно ввели  — как параметр, описывающий всё расстояние.

Решаем: исходя из определения средней путевой скорости, её можно найти как отношение всего пути, проделанного телом (

), ко всему времени движения ():

(1)

В правой части уравнения всё неизвестно. Искать неизвестные в таком случае лучше используя фразу «ищем то, про что не знаем больше». В нашем случае мы хоть что-то знаем про путь (он делится пополам), значит, начнём со времени. Движение тела в задаче условно разделено на два движения с одинаковой по модулю скоростью в рамках этого движения:

(2)

где, 

и  — время движения на первом и втором участках пути соответственно. В (2) справа неизвестны оба слагаемых, однако из рисунка они непосредственно связаны с дано (каждый со своей скоростью). В дано у нас есть скорость равномерного движения. Свяжем скорость и путь при данном движении и выделим оттуда время:

(3)

Адаптируем (3) к нашим неизвестным в (2) с учётом того, что 

:

(4)

(5)

В целом, в (4) и (5) мы не знаем значение полного пути, однако мы оставили его в (1) без рассмотрения, оставим и здесь. Подставим (4) и (5) в (2) и немного преобразуем:

=  = (6)

Получившееся соотношение подставим в (1):

=  (7)

Единственное неизвестное, что осталось узнать, это 

, но у нас есть ещё одно неиспользованное дано, а именно . По задаче скорость на втором участке в  раз меньше, чем на первом, тогда:

(8)

Тогда (7), с учётом (8):

=  =  (9)

Теперь мы точно знаем всё.

Считаем:

км/ч

Ответ: 

км/ч

Ещё задачи по теме «Средняя скорость»

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

Понимание переноса веса — Видеоруководство Driver’s Uni #5

На этой неделе мы исследуем перенос веса — фундаментальную тему, которую нужно понять, если вы хотите быть быстрым на ходу.

Поймите перенос веса, и вы начнете осознавать, как угол наклона вашего автомобиля меняется на каждом этапе поворота, и, что более важно, вы узнаете, как извлечь из этого максимальную пользу.

В этом руководстве по переносу веса рассматриваются:

• Что такое перенос веса?
• Как перенос веса влияет на сцепление с дорогой
• Как сбалансировать автомобиль
• Управление переносом веса

Что такое перенос веса?

Перенос веса происходит, когда вес автомобиля перемещается вокруг центра крена при торможении, повороте или ускорении. Когда автомобиль движется в одном из этих направлений, вес автомобиля движется в противоположном направлении и сжимает подвеску в этой области.

Как мы видели в предыдущей статье о сцеплении, одна вещь, которая влияет на способность шины удерживать дорогу, — это вертикальная нагрузка, которая проходит через нее: чем больше вес шины приходится на нее, тем больше у нее сцепления.

Из-за подвески автомобиля вес каждой шины — когда автомобиль тормозит, поворачивает или ускоряется — постоянно меняется. Ясно, что смещается не общий вес автомобиля, а распределение этого веса.

На изображении ниже показан автомобиль в его естественном состоянии — он может двигаться по гоночной трассе, но движется с постоянной скоростью и по прямой.

Чтобы упростить объяснение, мы скажем, что вес каждой шины автомобиля в этом примере одинаков — представьте, что под каждой из четырех шин установлены напольные весы, и все они показывают одинаковое значение. Это неверно для большинства гоночных автомобилей, так как один конец обычно тяжелее, но простота помогает нашему объяснению.

Как только мы начинаем вводить машину в поворот и проходить его, все становится интереснее. Есть несколько простых терминов, которые нам нужно понимать, когда мы говорим о переносе веса и вождении по кругу в целом. Это:

• Прыжок
• Кувырок
• Приседание

Представьте, что мы приближаемся к повороту и начинаем тормозить. Передняя подвеска сжата, и мы чувствуем, как передняя часть автомобиля опускается — это называется пикированием — это показано на изображении ниже.

Когда мы отпускаем тормоза и поворачиваем машину в поворот, вес машины начинает двигаться назад от передней части, а когда машина поворачивает, к внешним колесам: это то, что мы называем креном. Когда автомобиль входит в апекс и некоторое время движется с постоянной скоростью, вес равномерно распределяется (между передними и задними колесами) на одну сторону автомобиля.

Затем, когда мы выходим из поворота и выпрямляем машину, вес переносится снаружи, а когда мы начинаем разгоняться, равномерно распределяется по задней оси. Вы можете почувствовать это движение всякий раз, когда ускоряетесь в своей машине; это называется приседать.

Как перенос веса влияет на сцепление с дорогой

Так зачем нам знать, как перемещается вес автомобиля, когда мы едем по трассе? Ну, это очень важно, потому что, если вы помните нашу статью о сцеплении, чем больше вертикальная нагрузка на шину, тем больше у нее сцепление.

Итак, для ясности, чем больше веса приходится на одну часть автомобиля — когда он ныряет, перекатывается и приседает — тем больше сцепления будет у этой области. Как вы можете себе представить, по мере того, как вес автомобиля перемещается в разных точках поворота, сцепление с дорогой также перемещается. Звучит так, как будто это может быть проблемой, но быстрые водители используют это в своих интересах.

Следует отметить, что перенос веса (и сцепления) на одну часть автомобиля (например, на передние шины) снижает сцепление с противоположной области (например, на задние шины).

Чтобы лучше это понять, давайте взглянем на несколько диаграмм, которые показывают степень сцепления каждой шины в каждой точке поворота в виде переноса веса.

Для простоты я дам каждой шине максимальный уровень сцепления 25, таким образом, общий уровень сцепления автомобиля будет равен 100.

На приведенной ниже диаграмме видно, что автомобиль движется к повороту с предельной скоростью (без ускорения, торможения или поворота) с уравновешенной платформой. Каждая шина имеет одинаковую вертикальную нагрузку со значением 25.

Далее мы нажмем на тормоза, чтобы замедлить автомобиль до правильной скорости входа в этот поворот. На диаграмме ниже показана машина в пикировании. Обратите внимание, что передние шины теперь имеют уровень сцепления 30 каждая, а задние — только 15.

Если бы мы поворачивали в поворот с машиной на этом поле, нас бы ограничивало заднее сцепление. То есть; задняя часть прервет сцепление с дорогой задолго до передней, и поэтому сцепление задней части автомобиля ограничивает скорость, которую мы можем набрать в повороте.

Поэтому лучше плавно отпустить тормоза, чтобы передняя часть автомобиля поднялась и уравновесила платформу (больше 25, 25, 25, 25), прежде чем мы повернём в угол. Теперь у машины на 10 единиц сцепления сзади больше, и мы можем быстрее входить в поворот.

На следующей диаграмме показана точка, в которой автомобиль входит в апекс — платформа выровнена спереди назад, но большая часть веса (и сцепления) перекатывается на левую сторону автомобиля, когда мы поворачиваем правильно.

Вы можете заметить, что салон автомобиля в основном разгружен и не дает нам большого сцепления с дорогой. Вот почему можно наехать на бордюры (иногда больше) и уйти с рук — потому что в основном внешние шины помогают нам проходить повороты.

После того, как мы достигли апогея, мы начинаем открывать руль автомобиля и снова нажимать на газ. При этом вес автомобиля будет перемещаться с одной стороны на заднюю часть автомобиля, как вы можете видеть на диаграмме ниже.

Обратите внимание, что теперь задние шины имеют большую часть сцепления, так как автомобиль приседает. Распространенной проблемой управляемости является то, что мы называем недостаточной поворачиваемостью, когда передняя часть скользит при выходе из поворота.

На диаграмме задние шины имеют уровень сцепления 30, а передние — только 15. Баланс нарушен, и сцепление передних колес будет ограничено — конец автомобиля, который первым нарушит сцепление с дорогой.

Этот тип недостаточной поворачиваемости в значительной степени невозможно решить с помощью техники вождения, но его можно решить путем изменения настроек — то, что мы собираемся рассмотреть ближе к концу этой серии.

Поддержание равновесия

Итак, теперь вы можете понять, как сцепление перемещается вокруг автомобиля, когда мы проходим поворот. Возможно, вы заметили, что общее сцепление при торможении, повороте или ускорении автомобиля меньше, чем при идеально сбалансированной платформе.

Когда автомобиль двигался с постоянной скоростью без поворота, общий уровень сцепления составлял 100 (25 + 25 + 25 + 25), но когда автомобиль переносил вес, он составлял всего 90 (30 + 30+ 15 +15). Таким образом, вы можете видеть, что всякий раз, когда мы переносим вес, машина теряет общее сцепление с дорогой.

Поэтому, когда мы едем по трассе, мы хотим вызвать как можно меньший перенос веса, чтобы сохранить общее сцепление с дорогой как можно выше. И как мы это делаем? Как я уже говорил много раз, мы должны быть гладкими.

Представьте, что вы резко поворачиваете руль в своей дорожной машине. Вес автомобиля быстро откатится наружу (и он не будет чувствовать себя очень устойчивым). Если вы сделаете это, вы «перебросите» вес автомобиля на внешнюю подвеску и вызовете всплеск переноса веса, что значительно повысит вероятность того, что внешние шины нарушат сцепление с дорогой.

Подумайте о сценарии толкания кого-то. Нажимайте на них сильно и быстро, и они, скорее всего, упадут, нажимайте на них медленно, но постепенно увеличивая давление, и они, вероятно, останутся стоять.

Делайте ввод максимально плавным. Тогда вы получите меньший перенос веса и, таким образом, увеличьте сцепление, доступное для торможения, поворота и ускорения, а также увеличьте скорость, которую вы можете пройти в повороте.

Манипуляции с переносом веса

Если у вас плохо управляемый автомобиль — по какой-либо причине — и его баланс нарушен, можно изменить технику вождения, чтобы исправить ситуацию.

Например, представьте, что сзади вашего автомобиля становится легче, когда вы входите в поворот. Кажется, что машина поменяется с вами местами, как только вы начнете поворачивать к апексу.

Хорошо, давайте подумаем, что происходит:

1. Вы нажимаете на тормоз
2. Автомобиль ныряет вперед (вес и сцепление перемещаются вперед, от задней части)
3. Вы начинаете отпускать тормоза, когда приближаетесь в угол
4. Вы поворачиваете машину к вершине
5. Задняя часть начинает скользить

В этой ситуации ограничивающим фактором является заднее сцепление – конец автомобиля, который не дает вам быстрее пройти поворот. Итак, что нам нужно сделать? Нам нужно передать некоторое сцепление сзади и, таким образом, отодвинуть его от передней части.

Чтобы переместить сцепление на заднюю часть автомобиля (и снять сцепление с переда), нам нужно начать отпускать тормоза чуть раньше, чтобы перед раньше поднялся и перенес вес назад. Это означает, что задняя часть автомобиля будет иметь больший вес и сцепление с дорогой. Машина будет лучше сбалансирована, и мы сможем быстрее проходить повороты.

Это всего лишь один пример того, как хороший водитель может манипулировать балансом автомобиля с помощью переноса веса. Мы рассмотрим его более подробно в следующих уроках.

Понимание переноса веса имеет решающее значение для быстрой езды по кольцевой трассе, поскольку оно позволяет вам осознавать, как баланс автомобиля меняется на каждом повороте. Как только вы поймете, как сидит платформа автомобиля, вы сможете выяснить, что является ограничивающим фактором — что мешает вам двигаться быстрее — и соответствующим образом изменить свой стиль вождения. Если вы можете это сделать, то вы на пути к тому, чтобы стать великим схемотехником.

Надеюсь, вам понравилась эта статья. Если да, то поделитесь ею со своими друзьями-водителями, и, как всегда, если у вас возникнут какие-либо вопросы, свяжитесь с нами.

Увидимся в следующий раз,
Скотт.

5 советов по переезду на собственном автомобиле

Категории Переезд своими руками | Опубликовано 23.07.2019 | Автор: Мариан УайтТеги: автомобиль, техническое обслуживание автомобиля, самостоятельный переезд, Сделай сам переезд, аренда грузовиков, транспортные средства

◄ Предыдущая | Далее ►

Хотите сэкономить на переезде? Один из верных способов сделать это — переехать на собственном автомобиле. Этот метод перемещения исключает расходы на аренду грузовика или профессиональную транспортную компанию, которые не особенно дешевы. Аренда грузовика длиной от 10 до 12 футов для перевозки на большие расстояния может стоить около 1000 долларов. Наем межгосударственных грузчиков с полным спектром услуг может стоить более 4000 долларов. Используя собственный автомобиль для переезда, вы сократите арендную плату, расходы на страховку и множество других расходов на переезд.

Конечно, передвижение на личном транспорте подходит не всем. Тем, кто перевозит большие семьи, скорее всего, понадобится фургон или грузовик большего размера для перевозки вещей. По этой причине мы рекомендуем использовать собственный автомобиль только при перемещении небольшой семьи. Ниже мы собрали пять советов по передвижению на собственном автомобиле, а также несколько важных соображений, которые следует учитывать при использовании личного автомобиля для переезда.

5 Советы по передвижению на собственном автомобиле

1. Используйте необходимое оборудование

   Если вы не хотите, чтобы вещи перемещались в вашем автомобиле, мы рекомендуем инвестировать в несколько проверенных и надежных единиц оборудования. Для начала можно использовать веревку, банджи-шнуры или ремни в качестве креплений, чтобы удерживать предметы на месте внутри автомобиля. Другое движущееся оборудование, которое пригодится при переезде с автомобилем, включает в себя пластиковые контейнеры и сумки, а также подвесной багажник, который можно использовать для размещения большего количества предметов на крыше автомобиля.

2. Тяжелые предметы кладите на дно

   Загружая автомобиль для переезда, обязательно кладите более тяжелые предметы на дно, а легкие наверх. Более тяжелые предметы могут включать в себя предметы мебели, книги и большие свернутые коврики. Более легкие предметы могут включать одежду, полотенца и постельное белье. Если положить в машину тяжелые предметы снизу и легкие сверху, это предотвратит поломку и облегчит процесс погрузки/разгрузки.

3. Заправьте бензин перед поездкой

   Поиск заправочной станции во время буксировки вагона с вещами — не самый веселый и эффективный способ начать движение. Поэтому перед тем, как отправиться в путь, обязательно заправьте свой автомобиль бензином. Мы рекомендуем заправлять его накануне вечером перед упаковкой автомобиля. Если вы начнете движение с полным баком бензина, день пройдет более гладко.  

4. Увеличьте пространство внутри автомобиля

   Сложите сиденья и выровняйте салон, чтобы увеличить пространство внутри автомобиля. По возможности старайтесь также не упаковывать вещи в картонные коробки. Эти громоздкие коробки занимают место внутри автомобиля, которое в противном случае можно было бы использовать для размещения большего количества домашних вещей. Вместо этого выберите пластиковые пакеты, вакуумные пакеты для хранения или вообще ничего. Еще один способ максимально увеличить пространство внутри автомобиля — разобрать все предметы мебели перед тем, как загрузить их в машину. От столов и стульев до кроватей и письменных столов, вы сможете разместить в машине гораздо больше мебели, разобрав каждую часть и разложив ее в машине.

5. Не загораживайте обзор

   Как бы ни было заманчиво набить машину до краев вещами, важно держать поле зрения открытым. В противном случае вы не сможете двигаться задним ходом, перестроиться в другую полосу или безопасно управлять автомобилем. Чтобы не загромождать обзор бытовыми предметами, рекомендуем совершить несколько поездок в автомобиле туда и обратно. Это не даст вам перегрузить машину вещами и загородит вам обзор дороги.

На что обратить внимание при передвижении на собственном автомобиле

• Количество перемещаемых вещей – Сколько вещей вы перевозите? Как упоминалось ранее, если вы планируете перевезти дом с тремя-четырьмя спальнями или больше, мы рекомендуем арендовать грузовик для перевозки. Те, кто переезжает в небольшие студии или домохозяйства с одной или двумя спальнями, могут справиться с переездом на собственном автомобиле. Имейте в виду, что чем больше вещей вам нужно перевезти, тем больше поездок туда и обратно вам придется совершить. При перемещении на большие расстояния это может быть крайне неудобно. Однако, если переезд локальный, это может не быть проблемой.
   
• Цены на газ и расстояние –  Как далеко вы едете и сколько остановок для заправки потребуется? Обязательно оцените расстояние и стоимость бензина, прежде чем отправиться в путь на собственном автомобиле. Это не только поможет вам спланировать поездку, но и даст вам представление о том, сколько времени займет переезд.
• Состояние вашего автомобиля –  Перед тем, как отправиться в путь, убедитесь, что ваш автомобиль проверен и обслужен профессионалом. Специалист по обслуживанию должен проверить давление в шинах вашего автомобиля, проверить уровень жидкости и выполнить другие основные услуги по техническому обслуживанию автомобиля. Это поможет обеспечить безопасное и плавное движение.  
• Помощь при подъеме –  Кто поможет вам с подъемом тяжестей? В отличие от аренды грузовиков, личные автомобили обычно не оснащены пандусами для погрузки и разгрузки предметов. Это означает, что вы будете делать много подъемных работ, когда будете передвигаться на собственном автомобиле. Мы рекомендуем привлечь сильного друга или члена семьи, чтобы он помог с процессом погрузки и разгрузки. В противном случае вы можете уронить и сломать вещи, не говоря уже о том, чтобы пораниться в процессе.