Тормозящая сила формула: Задание 2. Определение момента инерции тела с учетом момента тормозящей силы Вывод расчетной формулы

Содержание

Ускорение и сила. Движение. Теплота

Ускорение и сила

Если на тело силы не действуют, то оно может двигаться только без ускорения. Напротив, действие на тело силы приводит к ускорению, и при этом ускорение тела будет тем большим, чем больше сила. Чем скорее мы хотим привести в движение тележку с грузом, тем больше придется напрягать свои мускулы. Как правило, на движущееся тело действуют две силы: ускоряющая – сила тяги, и тормозящая – сила трения или сопротивления воздуха.

Разность этих двух сил, так называемая результирующая сила, может быть направлена вдоль или против движения. В первом случае тело убыстряет движение, во втором – замедляет. Если эти две противоположно действующие силы равны одна другой (уравновешиваются), то тело движется равномерно, так, как если бы на него вообще не действовали силы.

Как же связаны сила и создаваемое ею ускорение? Ответ оказывается очень простым. Ускорение пропорционально силе:

(Знак означает «пропорционально».)

Но остается решить еще один вопрос: как влияют свойства тела на его способность ускорять движение под действием той или иной силы? Ведь ясно, что одна и та же сила, действуя на различные тела, придает им разные ускорения.

Ответ на поставленный вопрос мы найдем в том замечательном обстоятельстве, что все тела падают на Землю с одинаковым ускорением. Это ускорение обозначают буквой g. В районе Москвы ускорение g = 981 см/с2.

Непосредственное наблюдение, на первый взгляд, не подтверждает одинаковости ускорения для всех тел. Дело в том, что при падении тел в обычных условиях, кроме силы тяжести, на них действует и «мешающая» сила – сопротивление воздуха. Различие в характере падения легких и тяжелых тел весьма смущало философов древности. Кусок железа падает быстро, пушинка парит в воздухе. Медленно опускается на Землю раскрытый лист бумаги, однако, свернутый в комок, этот же лист падает значительно быстрее. То, что воздух искажает «истинную» картину движения тела под действием Земли, понимали уже древние греки. Однако Демокрит думал, что, если даже удалить воздух, тяжелые тела будут всегда падать быстрее, чем легкие. А ведь сопротивление воздуха может привести и к обратному – скажем, листок алюминиевой фольги (широко развернутой) будет падать медленнее, чем шарик, скомканный из точно такого же кусочка фольги.

Кстати говоря, сейчас изготовляется металлическая проволока такой тонины (несколько микрон), что она парит в воздухе, как пушинка.

Аристотель считал, что в вакууме все тела должны падать одинаково. Однако из этого умозрительного заключения он делал следующий парадоксальный вывод: «падение разных тел с одинаковой скоростью настолько абсурдно, что ясна невозможность существования вакуума».

ИСААК НЬЮТОН (1643–1727) – гениальный английский физик и математик, один из величайших ученых в истории человечества. Ньютон сформулировал основные понятия и законы механики, открыл закон всемирного тяготения, создав тем самым физическую картину мира, остававшуюся неприкосновенной до начала XX века. Он разработал теорию движения небесных тел, объяснил важнейшие особенности движения Луны, дал объяснение приливов и отливов. В оптике Ньютону принадлежат замечательные открытия, способствовавшие бурному развитию этого раздела физики. Ньютон разработал могучий метод математического исследования природы: ему принадлежит честь создания дифференциального и интегрального исчисления. Это оказало громадное влияние на все последующее развитие физики, способствовало внедрению в нее математических методов исследования.

Никто из ученых древних и средних веков не догадался проверить на практике, с разными или одинаковыми ускорениями падают на Землю тела. Лишь Галилей своими замечательными опытами (он исследовал движение шаров по наклонной плоскости и падение тел, сбрасываемых с вершины наклонной Пизанской башни) показал, что все тела, вне зависимости от массы, падают в одном и том же месте земного шара с одинаковым ускорением. В настоящее время эти опыты весьма просто продемонстрировать при помощи длинной трубки, из которой выкачан воздух. Пушинка и камень падают в такой трубке совершенно одинаково: на тела действует лишь одна сила – вес, сопротивление воздуха сведено к нулю. При отсутствии сопротивления воздуха падение любых тел является равномерно-ускоренным движением.

Теперь вернемся к вопросу, поставленному выше. Как способность тела ускорять движение под действием заданной силы зависит от его свойств?

Закон Галилея говорит, что все тела, вне зависимости от их массы, падают с одним и тем же ускорением; значит, масса m кг под действием силы в m кГ движется с ускорением g.

Теперь предположим, что речь идет не о падении тел и на массу m кг действует сила в 1 кГ. Так как ускорение пропорционально силе, то оно будет в m раз меньше g.

Мы пришли к выводу, что ускорение тела a при заданной силе (в нашем примере в 1 кГ) обратно пропорционально массе.

Объединяя оба вывода, мы можем записать:

т.е. при неизменной массе ускорение пропорционально силе, а при неизменной силе обратно пропорционально массе.

Закон, связывающий ускорение с массой тела и действующей на него силой, был открыт великим английским ученым Исааком Ньютоном (1643–1727) и носит его имя*6.

Ускорение пропорционально действующей силе и обратно пропорционально массе тела и не зависит ни от каких других свойств тела. Из закона Ньютона следует, что именно масса является мерой «инертности» тела. При одинаковых силах труднее ускорить тело большей массы. Мы видим, что понятие массы, с которой мы ознакомились как со «скромной» величиной, определяемой взвешиванием на рычажных весах, приобрело новый глубокий смысл: масса характеризует динамические свойства тела.

Закон Ньютона мы можем записать так:

kF = ,

где k – постоянный коэффициент. Этот коэффициент зависит от выбранных нами единиц.

Вместо того, чтобы пользоваться уже имевшейся у нас единицей силы (кГ), поступим иным образом. Как это часто стараются делать физики, подберем единицу силы так, чтобы коэффициент пропорциональности в законе Ньютона равнялся единице. Тогда закон Ньютона примет такой вид:

F = ma.

Как мы уже говорили, в физике принято измерять массу в граммах, путь – в сантиметрах и время – в секундах. Систему единиц, основанную на этих трех основных величинах, называют системой CGS (произносится «це-же-эс») или по-русски СГС.

Теперь подберем, пользуясь сформулированным выше принципом, единицу силы. Очевидно, сила равна единице в том случае, если она массе в 1 г придает ускорение, равное 1 см/с2. Такая сила получила в этой системе название дины.

Согласно закону Ньютона, F = ma, сила выражается в динах, если m граммов будет умножено на a см/с2. Поэтому пользуются такой записью:

Вес тела обозначается обычно буквой P. Сила P дает телу ускорение g, и, очевидно, в динах

P = mg.

Но у нас уже была единица силы – килограмм (кГ). Связь между новой и старой единицей находим сразу же из последней формулы:

1 килограмм (веса) = 981000 дин.

Дина – очень маленькая сила. Она равна примерно одному миллиграмму веса.

Мы упоминали уже о новой системе единиц (СИ), разработанной совсем недавно. Название для новой единицы силы ньютон (Н) вполне заслужено. При таком выборе единицы написание закона Ньютона будет наиболее простым, а определяют эту единицу так:

т.е. 1 ньютон – это сила, которая сообщает массе в 1 кг ускорение 1 м/с2.

Нетрудно связать эту новую единицу с диной и с килограммом:

1 ньютон = 100000 дин = 1/9,8 кГ.

Разбор задания 31 по физике ЕГЭ 2018. Решение 31 задания при подготовке к ЕГЭ 2018

Статьи

Среднее общее образование

Физика

Предлагаем вашему вниманию разбор задания 31 из ЕГЭ 2018 года по физике. Этот материал содержит пояснения и подробный алгоритм решения, а также рекомендации по использованию справочников и пособий, которые могут понадобиться при подготовке к ЕГЭ.

20 марта 2018

Задание 31

По горизонтально расположенным шероховатым рельсам с пренебрежимо малым сопротивлением могут скользить два одинаковых стержня массой m = 100 г и сопротивлением R = 0,1 Ом каждый. Расстояние между рельсами l = 10 см, а коэффициент трения между стержнями и рельсами μ = 0,1. Рельсы со стержнями находятся в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией B = 1 Тл (см. рисунок). Под действием горизонтальной силы, действующей на первый стержень вдоль рельс, оба стержня движутся поступательно равномерно с разными скоростями. Какова скорость движения первого стержня относительно второго? Самоиндукцией контура пренебречь.


Решение


Рис. 1

Задача усложнена тем, что двигаются два стержня и нужно определить скорость первого относительно второго. В остальном подход к решению задач такого типа остается прежним. Изменение магнитного потока пронизывающего контур ведет к возникновению ЭДС индукции. В нашем случае, когда стержни двигаются с разными скоростями изменение потока вектора магнитной индукции, пронизывающего контур, за промежуток времени Δtопределяется по формуле

ΔΦ = B · l · (v1 – v2) · Δt (1)

Это приводит к возникновению ЭДС индукции. Согласно закону Фарадея

 = –  ΔΦ  = –B · l · vотн (2).
Δt

По условию задачи самоиндукцией контура пренебрегаем. По закону Ома для замкнутой цепи для силы тока, возникающей в цепи, запишем выражение:

I =   =  B · l · vотн  (3)
2R 2R

ЕГЭ-2018. Физика (60х90/16) 10 тренировочных вариантов экзаменационных работ для подготовки к единому государственному экзамену

Вниманию школьников и абитуриентов предлагается новое пособие по физике для подготовки ЕГЭ, которое содержит 10 вариантов тренировочных экзаменационных работ. Каждый вариант составлен в полном соответствии с требованиями единого государственного экзамена по физике, включает задания разных типов и уровня сложности. В конце книги даны ответы для самопроверки на все задания.

Купить

На проводники с током в магнитном поле действует сила Ампера  и  модули которых равны между собой, и равны произведению силы тока, модуля вектора магнитной индукции и длины проводника. Так как вектор силы перпендикулярен направлению тока, то sinα = 1, тогда

F1 = F2 = I · B · l (4)

На стержни еще действует тормозящая сила трения,

Fтр = μ · m · g (5)

по условию сказано, что стержни двигаются равномерно, значит геометрическая сумма сил, приложенных к каждому стержню, равна нулю. На второй стержень действуют только сила Ампера  и сила трения  Поэтому Fтр = F2, с учетом (3), (4),(5)

(B · l)2 · vотн  = μ · m · g (6)
2R

Выразим отсюда относительную скорость

vотн =  2μ · m · gR   (7)
(B · l)2 

Подставим числовые значения:

vотн =  20,1 · 0,1 · 10 · 0,1  = 2 (м/c)
(1 · 0,1)2

Ответ: 2 м/с.

ЕГЭ-2018. Физика. Тренировочные задания

Издание адресовано учащимся старших классов для подготовки к ЕГЭ по физике.
Пособие включает:
• 20 тренировочных вариантов
• ответы ко всем заданиям
• бланки ответов ЕГЭ для каждого варианта.
Издание окажет помощь учителям при подготовке учащихся к ЕГЭ по физике.

Купить


В чем измеряется сила торможения

3.4 сила торможения (braking force) Fmax, кН: Максимальная сила, измеряемая в анкерной точке крепления или на анкерной линии в течение периода торможения при испытании динамической нагрузкой.

3.5 сила торможения (braking force): Максимальная сила Fmax в килоньютонах, измеренная на анкерной точке в течение периода торможения при динамическом испытании для определения рабочих характеристик.

Примечание — Динамическое испытание для определения рабочих характеристик смотрите в 5.6.2.

3.7 сила торможения (braking force) Fmax, кН: Максимальное усилие, измеренное в анкерной точке крепления или на анкерной линии в течение периода торможения при испытании динамической нагрузкой.

3.8 сила торможения (braking force) Fмакс, кН: Максимальная сила, измеренная в точке крепления или на анкерной линии во время торможения, при испытании динамических характеристик (ЕН 363).

3.4 сила торможения (braking force) Fmax кН: Максимальное усилие, измеренное в анкерной точке крепления или на анкерной линии в течение периода торможения при испытании динамической нагрузкой.

2.25 сила торможения (braking force) Fmax, кН: Максимальная сила, измеряемая в анкерной точке крепления или на анкерной линии в течение периода торможения при испытании динамической нагрузкой.

3.6 сила торможения (braking force): Максимальная сила Fmax, измеренная в течение периода торможения при динамическом испытании для определения рабочих характеристик.

Примечание — Максимальную силу Fmax указывают в килоньютонах.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .

Смотреть что такое «сила торможения» в других словарях:

сила торможения — тормозить — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом Синонимы тормозить EN drag … Справочник технического переводчика

сила торможения — stabdymo jėga statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Jėga, kurios veikiamas kūnas sustoja. atitikmenys: angl. retarding force; stopping power vok. Bremskraft, f rus. сила торможения, f; тормозящая сила, f pranc. force de… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

сила торможения — stabdymo jėga statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. brake force vok. Bremskraft, f rus. сила торможения, f pranc. force de freinage, f … Fizikos terminų žodynas

Сила инерции — (также инерционная сила) термин, широко применяемый в различных значениях в точных науках, а также, как метафора, в философии, истории, публицистике и художественной литературе. В точных науках сила инерции обычно представляет собой понятие … Википедия

СИЛА — физическое воздействие, приводящее или стремящееся привести к изменению состояния покоя или движения материального тела. Действие любых сил на тело подчиняется трем основным законам, сформулированным И. Ньютоном (1643 1727). Согласно первому из… … Энциклопедия Кольера

СИЛА НЕРВНОЙ ВОЛНЫ — свойство нервной системы, характеризующее ее выносливость, работоспособность и проявляющееся в следующем: 1) способности нервной системы, не переходя в тормозное состояние (торможение) выдерживать либо очень сильное, либо длительное (хотя и не… … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике

СИЛА НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ — одно из основных качеств нервной системы, отражающее предел работоспособности клеток коры головного мозга, т.е. их способность выдерживать, не переходя в состояние торможения, либо очень сильное, либо длительно действующее возбуждение; С. н. п.… … Психомоторика: cловарь-справочник

ГОСТ Р 41.13-99: Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств категорий M, N и O в отношении торможения — Терминология ГОСТ Р 41.13 99: Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств категорий M, N и O в отношении торможения оригинал документа: 2.11 автоматическое торможение: Торможение одного из нескольких… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 41.13-Н-99: Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения легковых автомобилей в отношении торможения — Терминология ГОСТ Р 41.13 Н 99: Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения легковых автомобилей в отношении торможения: 2.1. антиблокировочная система: Элемент системы рабочего тормоза, который во время торможения… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 41.13-H-99: Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения легковых автомобилей в отношении торможения — Терминология ГОСТ Р 41.13 H 99: Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения легковых автомобилей в отношении торможения: 2.1 антиблокировочная система: Элемент системы рабочего тормоза, который во время торможения автоматически … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Тормоз – это устройство на поездах, создающее искусственное сопротивление движению для уменьшения скорости. Для создания силы торможения при движении на колеса должен действовать момент сил торможения, создаваемый либо тормозными колодками, либо электромагнитными силами якорей тяговых двигателей при рекуперативном и реостатном торможении.

Силы трения скольжения между бандажом колеса и тормозными колодками создают момент сил, который противодействует вращению колеса при его качении. При стремлении колеса перестать вращаться, колесо толкает рельс вперед от себя с силой трения Fрельс (рис. 3.5). А рельс, согласно третьему закону Ньютона, толкает колесо назад с такой же по величине силой трения, которая является силой торможения Fторм. По своей природе это либо сила сцепления, если колесо не проскальзывает по рельсу, либо сила трения скольжения, если колесо проскальзывает. Движение юзом возникает при заклинивании колеса тормозными колодками.

На колесо действуют колодки и рельс. При торможении со сравнительно небольшим ускорением, момент сил со стороны тормозных колодок скомпенсирован моментом силы торможения со стороны рельса FтормR = 2FколR. Сила трения со стороны колодок, по закону трения скольжения, равна произведению коэффициента трения скольжения колодок μкол на силу давления двух тормозных колодок на бандаж Nкол,. Регулируя силу давления можно изменять величину силы торможения от нуля до предельного значения

Силы торможения не могут превышать предельного значения, которое будет на грани потери сцепления колеса с рельсом

где ΔMg – часть силы тяжести вагона, приходящаяся на одно колесо, μсц–коэффициент сцепления колеса и рельса.

При слишком большой силе нажатия тормозных колодок на бандаж колеса или при возрастании коэффициента трения скольжения колодки (так бывает для чугунных колодок при уменьшении скорости поезда), колесо может заклинить. Колесо, не вращаясь, скользит по рельсу, движется юзом. Это приводит к негативным последствиям. Происходит износ рельса, на колесе образуется лыска (ползун) и оно теряет круглую форму, увеличивается тормозной путь поезда так как сила трения скольжения меньше силы сцепления. Для предотвращения юза колесо следует на короткое время отпустить и затем вновь прижать колодки с меньшим усилием.

| следующая лекция ==>
Сила трения качения | Законы Ньютона

Дата добавления: 2014-01-04 ; Просмотров: 865 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Авторство: Александр aka dll (madtuning.ru; live4race.ru)

Данная статья поможет вам:
1) Понимать как работает тормозная система
2) С точностью определять что Вам не нравится в ваших тормозах
3) Грамотно изъясняться при обсуждениях тормозной системы
4) Решать какие доработки работают на вас для достижения целей
5) Подбирать правильные компоненты и понимать как они будут работать вместе
6) Соблюсти баланс осей

Из чего же состоит тормозная система:
1) Педальный узел, это рычаг который увеличивает усилие создаваемое ногой (Соотношение педали).
2) Главный тормозной цилиндр (ГТЦ)
3) Тормозные линии
4) Клапана, для соблюдения баланса. Тормозная система может иметь следующие клапана между ГТЦ и суппортами: Клапан остаточного давления, дозирующий, комбинированный, пропорциональный или ограничительный.
5) Тормозные суппорта
6) Тормозные колодки
7) Тормозные диски

**Итак начнем с азов (физики)**

Тормозная сила
Это крутящий момент, создаваемый эффективным радиусом тормозного диска, силой сжатия тормозных колодок и коэффициентом трения между колодкой и диском. Это сила с которой замедляется колесо вместе с шиной. Основные компоненты которые влияют на силу торможения — это насколько сильно сжимаются колодки, и как далеко от центра ступицы прикладывается эта сила. Отсюда чем больше размер тормозного диска, тем дальше сила сжатия прикладывается от центра колеса и тем самым мы увеличиваем тормозную силу (эффект рычага). Это также как когда вам надо открутить закисший болт, чем длиннее ключ (рычаг) тем проще.
Рекомендуемая сила расcсчитывается следующей формулой:

ТСр = ССП х (радиус качения шины)

коэффициент сцепления покрышки с дорогой достаточно сложно рассчитать, он может быть от 0,1 на льду до 1,4 на сухом гоночном треке со сликом. Если он вам неизвестен, то используйте его равным 1.

Помните, необходимо принять во внимание перенос веса, поскольку при торможении задняя часть разгружается, а передняя нагружается.

Перед:
ССПп = μ*ВСп / 2
ВСп = Вм*((1-Хцг/КБ)+(μ*Yцг/КБ))
Зад:
ССПз = μ*ВСз / 2
ВСз = Вм — ВСп

Где
ТСр — рекомендуемая тормозная сила (кг)
ССП — Сила сцепления покрышки (кг)
ССПп — Сила сцепления передней покрышки (кг)
ССПз — Сила сцепления задней покрышки (кг)
μ — коэффициент сцепления покрышки с дорогой (использовать 1)
ВСп — вертикальная сила действующая на обе передних покрышки (кг)
ВСз — вертикальная сила действующая на обе задних покрышки (кг)
Вм — Вес машины (кг)
Хцг — расстояние от передней оси до центра тяжести машины (см)
КБ — колесная база (см)
Yцг — расстояние от земли до центра тяжести машины (см)

После аккуратных расчетов мы сможем понять насколько нам крутые нужны тормоза и от чего зависит эта сила:
— Никак не зависит от скорости
— Может изменяться в зависимости от качества покрышки, качества покрытия, погодных условий
— Зависит от размера колеса ( как вы думаете, все те кто ставит огромные колеса, или огромные тормоза хоть как нибудь их рассчитывал и связывал вместе? =)
— Зависит от веса машины, клиренса и колесной базы, ведь правда, чем машина легче и ниже тем меньше перенос веса влияет на торможение.2)
Пп — эффективная площадь поршней (для суппорта со скобой это 2*на площадь поршней)

Итак теперь мы можем рассчитать какую же силу производят наши тормоза:

Где
СТп — производимая сила торможения (кг)
СЗ — Сила сжатия (кг)
µL — Коэффициент трения колодки и диска
Re — Эффективный радиус тормозного диска (от центра ступицы до центр колодки)

Коэффициент трения
Это индикатор силы трения между тормозным диском и колодкой. Чем выше коэффициент, тем выше сила трения. Для стоковых колодок это коэффициент варьируется от 0,3 до 0,4. Для гоночных от 0,5 до 0,6. «Жесткие» колодки имеют слабый коэффициент трения, при этом изнашиваются меньше. «Мягкие колодки наоборот, имею высокий коэффициент трения и быстрее изнашиваются. Большинство колодок имеет зависимость коэфф трения от температуры, поэтому гоночные колодки необходимо греть, в то время как гражданские при такой температуре уже потеряют свои свойства.

Теплоемкость
Я надеюсь что ни для кого не секрет что тормоза останавливают машину за счет преобразования кинетической энергии в тепло. А значит чем тяжелее машина, чем быстрее вы валите, тем больше тепла она должна рассеивать чтобы не перегреть жидкость, диски и не сжечь колодки. Способность дисков к рассеиванию тепла зависит от их веса и от того как они хорошо охлаждаются.
Формула кинетической энергии движущегося авто:

Где
К — кинетическая энергия (дж)
Вм — Вес машины (кг)
См — скорость машины (мc)

Тут ничего нового, мы прекрасно понимаем, выбор тормозов зависит от того сколько весит ваш авто и/или как быстро вы ездите. И вы должны помнить еще с автомобильных курсов (для тех кто не покупал права=), что увеличивая скорость в 2 раза вы увеличиваете тормозной путь в 4 раза. Это и есть действие кинетической энергии.

Формула роста температуры при торможении:

Тп = ((Кд-Кп) / (417*Вд)) + Тв

Где
Тп — температура после торможения (С)
Кд — Кинетическая энергия до торможения (дж)
Кп — Кинетическая энергия после торможения (дж)
Вд — Вес тормозных дисков (общий) (кг)
Тв — Температура тормозных дисков до торможения (С)

Возьмем авто для примера, торможение:
Вес авто — 1220кг
Вес дисков — 33,5кг (перед 12кг, зад 4,75кг)
Скорость на прямой — 177км/ч (49,17м/с)
Скорость перед началом торможения — 70км/ч (19,44м/с)
Температура тормозных дисков до торможения — 25С

Кд = (1220*49,17^2) / 2 = 1474826 дж
Кп = (1220*19,44^2) / 2 = 230669 дж

Тп = ((1474826-230669) / (417*33,5)) + 25 = 114 С

И так после такого торможения температура дисков составит около 114 градусов. Давайте сравним с вашими результатами? =) Для простоты можете сказать только вес машины, вес всех тормозных дисков)

И так, с физикой пока притормозим, переидем к более теоретической части.

Есть три вещи которые тормоза должны сделать чтобы остановить авто:
1) Достаточно сильно прижимать колодки к диску
2) Производить достаточную тормозную силу для блокировки колес на любом покрытии
3) Иметь достаточную массу и охлаждение дисков для рассеивания тепла создаваемого кинетической энергией.

Все они в совокупности должны давать отличную информативность.

Педальный узел
Как мы уже обсуждали, чтобы затормозить водитель должен одновременно переместить жидкость и создать давление. ГТЦ перемещает жидкость чтобы создать достаточную прижимную силу колодок к диску.

Педалью вы активируете тормоза, также педаль служит своеобразным рычагом, который увеличивает силу нажатия. Эффект называется «соотношение педали»

Обычно мы давим на педаль тормоза с силой от 22 до 45 кг чтобы активно замедлиться.
Как пример на гоночных авто без усилителя это усилие около 35кг, для машин с усилителем это около 22кг. 45кг это уже перебор, педаль будет очень жесткой.

Соотношение педали можно рассчитать разделив расстояние от точки крепления педали до места приложения силы на расстояние от точки крепления педали до тяги идущей к ГТЦ.

Как мы видим, чем больше это отношение тем больше силы передается на ГТЦ. Но нужно помнить один момент, увеличивая соотношение мы увеличиваем и ход педали.

Для машин с усилителем это соотношение обычно около 4-4,5. Для машин без усилителя от 6 до 7.

Поэтому снятие усилителя со стоковой педалью это не верный вариант =)

Рассчитать силу приложенную к поршню можно зная силу приложенную к самой педали, соотношение педали (рычаг) и при наличии усилителя тормозов, коэфициент усиления им.

Где
Сп — Сила приложенная к поршню ГТЦ (кг)
Дп — Давление на педали (кг)
Кп — Коэффициент(соотноешние) педали
Ку — Коэффициент усилителя тормозов (если его нет использовать 1)

Гидравлика
Как я уже писал, чтобы прижать колодки к диску необходимо перемещение жидкости и создание давления в контуре.3

Тут мы видим обратную ситуацию, чем меньше площадь цилиндра, тем меньше вытесняемый объем при том же ходе педали (а значит больше ход педали).

Теперь переходим к разбору полетов о системе в целом, нам известно что тормозная система замкнута а значит давление передается по всей системе в равных значениях. А также в ней кроме ГТЦ есть суппорты с поршнями (для расчетов используется общая площадь всех поршней)

Это значит создаваемое ГТЦ давление приводит в движение все поршни в системе. Поскольку площадь поршней в суппорте больше площади ГТЦ, то по законам гидравлики сила выдаваемая суппортом увеличивается в разы.

Чем большее значение усилия в этом соотношении, тем меньше силы надо прикладывать к педали (и больше ход педали) для достижения того же результата.

Рассчитать усиливающий фактор можно по формуле

Где
Сз — Сила сжатия суппортом (кг)
Сп — Сила приложенная к поршню ГТЦ (кг)
Пс — Эффективная площадь поршней (для суппорта со скобой это 2*на площадь поршней)
Пг — Площадь поршня ГТЦ (см^2)

Например, (цилиндр 0,875″):
Сз = (500 * 10,17 * 4) / 3,87 = 5255,8 кг
И с ГТЦ (цилиндр 1″)
Сз = (500 * 10,17 * 4) / 4,91 = 4142,6 кг

Из этого следует, что при неизменной силе на ГТЦ мы можем увеличить силу сжатия за счет либо увеличения площади поршней суппорта либо уменьшив площадь поршня ГТЦ.2)

Например, (цилиндр 0,875″), ход ГТЦ 3см:

Хп = (3 * 3,87) / 40,68 = 0,29 см
И цилиндр (1″)
Хп = (3 * 4,91) / 40,68 = 0,36 см

Из этого мы видим, что если вы не хотите менять ход педали, то изменяя площадь суппорта (ставя огромные тормоза) вы должны не забыть и о ГТЦ. И наоборот.

ГТЦ
Это сердце всей тормозной системы. Активируется нажатием на педаль, вначале поршень передвигает жидкость по системе до тех пор пока колодки не вступят в контакт с диском, затем поскольку система становится замкнутой, начинает расти давление создавая тормозную силу. Отсюда чем сильнее вы давите на педаль тем выше тормозная сила.

Основные параметры ГТЦ это диаметр поршня и его ход. Обычно встречаются ГТЦ с диаметрами от 0,625″ до 1,5″ и с ходом от 2,5 см до 3,81 см. Соответствие обоих этих параметров к рекомендованным параметрам для вашего авто — залог хорошей производительности. Стоит запомнить при одном усилии на педали, маленький ГТЦ даст большее давление, но при этом сможет меньше вытеснить жидкости.2)
Есть пара причин для использования таких клапанов
1) Только для барабанных тормозов чтобы возвратная пружина не отводила слишком далеко колодки от барабана, создавая лишний ход педали при последующих торможениях.
2) Только для дисковых тормозных систем в которых ГТЦ находится ниже уровня суппортов (некоторые гоночные авто и хот-роды). Без такого клапана жидкость от суппортов будет отекать обратно в ГТЦ делая педаль ватной и опять же увеличивая ее ход.

Если вы меняете барабанные тормоза на дисковые — обязательно удалите из системы такие клапаны

— Дозировочный клапан (Hold-off)

Поскольку на задних барабанных тормозах присутствует возвратная пружина, то как выше описывалось барабанам требуется больший ход чтобы колодка достигла барабана, нежели в саморегулирующихся дисковых тормозах, где колодка всегда впритык к диску. Дозирующий клапан (ставится в передний контур) предотвращает создание давления в переднем тормозном контуре, пока оно не достигнет заданного значения в заднем (обычно до 5-10 кгсм^2) чтобы дать барабанным колодкам приблизиться к барабану.

Если вы меняете барабанные тормоза на дисковые — обязательно удалите из системы такие клапаны

— Распределительный клапан (PBV)

Как мы уже писали выше, при торможении вес машины смещается вперед. Поскольку тормозная сила должна распределиться пропорционально весовой нагрузке (там где больше веса — больше тормозной силы), нужно соблюсти тормозной баланс перед-зад. Например при жестком торможении до 85% веса приходится на перед автомобиля. На правильно отрегулируемой системе передние тормоза и задние блокируются практически одновременно. Устанавливается обычно между ГТЦ и задним контуром чтобы снизить давление на задний контур в первые моменты торможения. Стоит учесть, что давление в заднем контуре не всегда будет ниже чем в переднем, за счет этого клапана вы меняете скорость роста давления. На передних тормозах при нажатии на тормоз оно лишь быстрее создастся чем в заднем.
Стоковые клапана нерегулируемые, но есть и гоночные варианты, с помощью которых можно отрегулировать тормозной баланс на измененной тормозной системе.

Измерение динамической вязкости жидкостей и газов лабораторная по физике

Цель работы Углубить теоретические представления о механизмах возникновения внутреннего трения в жидкости. Освоить методы измерения вязкости жидкостей. 1. Теоретическая часть 0 0 1 F Макроскопическое движе ние (течение), возникшее в жидкости или газе 0 0 1 Fпод действием внешних сил, посте пенно прекращается. Очевидно, что это происходит под действием сил сопротивления, существующих внутри жидкостей и газов. Силы такого 0 01 Fвнут реннего трения присущи всем реальным жидкостям и газам и составляют основу понятия вязкости. 1.1. Вязкость жидкостей Причину возникновения сил вязкого трения в жидкостях можно пояснить с помощью рисунка 1. Пусть два слоя жидкости, середины которых отстоят друг от друга на расстоянии dz, имеют скорости v1 и v2. Co стороны слоя, который движется быстрее, на слой, который движется медленнее, действует ускоряющая сила F1. Наоборот, на быстрый слой действует тормозящая сила F2 со стороны медленного слоя. Эти силы, направленные по касательной к слоям, называются силами внутреннего трения. И. Ньютон предложил для их расчета следующую формулу , (1) где dv/dz- градиент скорости движения слоев в направлении, 0 0 1 Fперпендикулярном тру щимся слоям, S — площади соприкасающихся слоев, F 0 6 8 — динамическая вязкость жидкости или газа или коэффициент внутреннего трения. 0 01 F Динамическая вязко сть — характеристика данного вещества, численно она равна силе трения, возникающей между двумя слоями этой жидкости площадью по 1 м2 каждый при градиенте скорости, равном 1 м/с на метр. Размерность коэффициента вязкости . В некоторых случаях принято пользоваться так называемой кинематической вязкостью, равной 0 0 1 Fдинами ческой вязкости жидкости, деленной на плотность жидкости . В жидкостях внутреннее трение обусловлено действием межмолекулярных 0 0 1 Fсил — рас стояния между молекулами жидкости сравнительно невелики1, а потому силы взаимодействия значительны. Молекулы жидкости, подобно 0 0 1 Fмолекулам твердого тела, колеблются око ло положений равновесия, но эти положения не являются постоянными. По истечении некоторого интервала времени молекула скачком переходит в новое положение. Это время 0 0 1 Fназы вается временем «оседлой жизни» молекулы. Силы межмолекулярного взаимодействия зависят от рода жидкости. Вещества с малой вязкостью — текучи, и наоборот, сильно вязкие вещества могут иметь значительную механическую твердость, как, например, стекло. Вязкость существенно зависит от количества и состава примесей, а также от температуры. С повышением температуры время «оседлой жизни» уменьшается, что обуславливает рост подвижности жидкости и уменьшение 0 0 1 Fее вязко сти. 1.2. Движение твердого тела в жидкости При движении тел в вязкой жидкости возникают силы сопротивления. Происхождение этих сил можно объяснить двумя разными механизмами. При небольших скоростях, когда за телом нет вихрей (ламинарное течение, идеальное обтекание), сила сопротивления обуславливается только вязкостью жидкости. В этом случае прилегающие к телу слои жидкости движутся вместе с телом. Но граничащие с ними слои также увлекаются в движение силами молекулярного сцепления. Так создаются силы, тормозящие относительное движение твердого тела и жидкости. Величину этих силы трения можно рассчитать с использованием формулы Ньютона (1). Второй механизм возникновения сил сопротивления связан с образованием вихрей и различием скоростей движения жидкости перед телом и за ним (рис.2). Давление в стационарном потоке жидкости меняется в зависимости от скорости потока так, что в области вихрей оно существенно уменьшается (уравнение Бернулли p1+ F 07 2v12/2=p2+ F 0 7 2v22/2). Разность давлений F 0 4 4p= F 0 7 2(v12 – v22)/2 в областях перед телом и за ним создает силу «лобового» сопротивления (F= F 04 4pS) и тормозит движение тела. Часть работы, совершаемой силами трения при движении тела в жидкости, идет на 0 0 1 Fобразование вихрей, энергия которых пере ходит затем в теплоту. Если движение тела в жидкости происходит медленно, без образования 0 0 1 Fвихрей, то сила сопротив ления создается только по первому из описанных механизмов. Для тел сферической формы ее величину определяют по формуле Стокса: Fc=6 F 07 0 F 0 6 8rv (2) где r- радиус шарика; v — скорость его равномерного движения; F 06 8 — вязкость жидкости. 1 В жидкостях и твёрдых телах оно примерно в 10 раз меньше, чем в газах при нормальном давлении. Отчет по лабораторной работе №1 «Вязкость жидкостей » выполненной ……………………………………………. ………. Определение вязкости жидкости по методу Стокса Жидкость……………….. Расстояние между метками А и В l =………. ±….. …см Плотность жидкости F 07 20 = …… F 0 B 1 …… г/см3 Плотность материала шарика F 07 2 = … … F 0 B 1 …… г/см3 № п/ п Диаметр шарика d, мм Время движения шарика t, с Вязкость жидкости F 0 6 8, Па F 0 D 7 с 1 2 3 4 5 Среднее значение вязкости жидкости Формулы для расчета и расчет погрешности измерения вязкости жидкости1: Вывод: ……………………………………………………………………………………… …….. Дополнительное задание: Используя полученные значения вязкости, рассчитайте, а затем проверьте экспериментально скорость установившегося движения контрольного тела, выданного вам преподавателем. Размеры, форма и масса тела: Материал – Форма — Диаметр — Масса — Формула и расчёт скорости движения шарика: Экспериментальные данные о движении шарика: Длина пути Время движения Скорость движения Вывод по итогам выполнения задания: Цель работы Углубить теоретические представления о механизмах возникновения, о величине внутреннего трения в газах, о её связи с микрокинетическими параметрами газа. Освоить методы измерения вязкости газов. 1. Теоретическая часть Вязкость газов, в отличие от жидкостей, увеличивается при повышении 0 0 1 Fтемпературы. Различный характер зави симости вязкости газов и жидкостей от температуры указывает на различный механизм их возникновения, хотя формула Ньютона — -одинаково справедлива и для обоих этих состояний. Рассмотрим, как возникает внутреннее трение в газах. В отличие от жидкостей здесь силы внутреннего трения возникают в результате микрофизического процесса передачи импульса от одного слоя газа к другому. Переносчиками импульса выступают молекулы газа. Выделим в движущемся потоке газа вдоль вектора скорости два 0 0 1 Fпараллельных соприка сающихся слоя. Пусть скорости v их движения по 0 0 1 Fвеличине и направлению тако вы, как показано на рисунке. В тепловом движении импульсы р молекул и их проекции рx 0 01 F в рассмат риваемых слоях неодинаковы. Молекулы, находящиеся в более медленном, «нижнем» слое, имеют меньшую составляющую импульса рx 0 01 F и, по пав в «верхний» слой, затормаживают его. Δрх – изменение импульса — направлено навстречу движению этого слоя. «Верхние» 0 01 Fже молекулы, наоборот, перено сят вниз импульс больший, чем имеют молекулы «нижнего» слоя, и поэтому ускоряет нижний слой. По второму закону Ньютона Δрх/Δt=F – сила сопротивления движению. Она зависит от массы молекул, их концентрации (частота переноса импульсов) и температуры (скорость молекул). Таким образом, вязкость газов тем больше, чем больше их молекулярная масса. Она увеличивается также с повышением давления, поскольку при этом растёт концентрация газа. Отсюда также становится понятным, что чем выше температура газа, тем больше скорость теплового движения и интенсивней обмен молекулами 0 0 1 Fме жду его слоями, а, следовательно, тем больше коэффициент вязкости этого газа. 2. Определение вязкости воздуха по методу Пуазейля 2.1. Теория метода При ламинарном движении жидкостей и газов по гладким цилиндрическим трубам расход Q (объем жидкости или газа, протекающих через поперечное сечение трубы за время F 04 4t), зависит от ее вязкости, диаметра трубы, ее длины и разности давления на ее концах. Соответствующее соотношение было выведено Пуазейлем и носит его имя. Q= F 04 4p F 0 7 0r4 F 0 4 4t/8 F 0 6 8l , (1) В нее входят перепад давления F 04 4p на концах трубы, её радиус r , длительность течения F 04 4t, коэффициент вязкости F 0 6 8, длина трубы l. На основании этого соотношения разработан и широко применяется метод измерения вязкости жидкостей и газов — метод Пуазейля. 3 Для газов метод предполагает измерение расхода газа при его ламинарном протекании по гладкому, тонкому, капиллярному каналу с известными размерами и при контролируемой разности давлений. В данной работе по методу Пуазейля определяется вязкость неосушенного и неочищенного воздуха. Хотя известно, что эти параметры оказывают большое влияние на величину вязкости газов. В установках для точных измерений воздух перед поступлением в капилляр осушают различными, чаще всего химическими осушителями. Важно также помнить, что вязкость газов в большой степени зависит от их температуры, что также предусмотрено в лабораторных приборах. 2.2. Экспериментальная установка Экспериментальная установка для определения воздуха (рис. 2) состоит из сосуда — 1 со сливным шлангом — 2, капилляра -3, мерительного стакана -4 и жидкостного манометра — 5. Перед опытом сосуд заполняется водой. При опущенном шланге 2 вода из сосуда вытекает и давление становится ниже атмосферного. Так создается перепад давлений воздуха на концах А и В капилляра 3. Он измеряется манометром 5. Этот перепад давлений создает поток воздуха через капилляр, при этом объем вытекшей воды равен объему воздуха, прошедшего через капилляр. 0 0 1 FРасчетная формула для определения коэффици ента вязкости по методу Пуазейля имеет вид: F 0 6 8= F 0 4 4p F 0 7 0r4 F 0 4 4t/8lQ , (2) где – r радиус капилляра, l — его длина, Q- объем прошедшего через капилляр 0 0 1 Fвоздуха (равен объему вы текшей из сосуда жидкости), F 0 4 4р — перепад 0 0 1 Fдавле ний на концах капилляра (показание манометра), F 0 4 4t — время протекания воздуха через капилляр. 3 При турбулентном течении жидкости в трубах любого сечения скорость потока, как и расход жидкости, пропорциональны не первой степени, а корню квадратному из перепада давления. 6. По формуле Стокса с использованием результатов работы рассчитайте: а) максимальную скорость падения в воздухе шарика настольного тенниса диаметром 3 см и массой 0.2 г; б) диаметр парашюта для парашютиста массой 60 кг, если безопасная скорость приземления равна 5 м/с; в) максимальный диаметр капелек воды, находящихся во взвешенном состоянии (туман). Лабораторная работа №3 ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ В ЖИДКОСТЯХ Цель работы: углубление представлений о свойствах поверхности жидкости, о силах натяжения и добавочном давлении под искривленной поверхностью, а также экспериментальное наблюдение и измерение некоторых параметров и соотношений, характеризующих это явление. Оборудование: набор из трех экспериментальных установок; вода, моющие средства. 1. Теоретическая часть 1.1. Поверхностное натяжение Силы межмолекулярного сцепления быстро убывают с расстоянием, – их действие практически прекращается на расстояниях порядка 10-7см. Потенциальная энергия каждой молекулы в основном зависит только от её взаимодействия с ближайшими соседями. Молекулы, из которых состоит тело, можно разделить на два класса: «внутренние» молекулы, имеющие полный набор соседей, и молекулы, находящиеся «на поверхности» — молекулы с неполным набором соседей. Потенциальную энергию «внутренних» молекул примем за начало отсчёта энергии. Рассмотрим теперь «наружные» молекулы. Их взаимодействие приводит к «уплотнению» поверхностного слоя, поскольку молекулы пара этого вещества и иные молекулы, находящиеся вне тела, существенно удалены от них. Чтобы вывести на поверхность новые молекулы жидкости из внутренних слоев надо разорвать связи между наружными молекулами, то есть совершить работу по увеличению площади поверхности. Такую работу следует считать отрицательной, т.е. требующей затраты внешней работы. И наоборот, переход наружных молекул вовнутрь жидкости сопровождается положительной работой – сокращение площади поверхности жидкости энергетически выгодно, поскольку приводит к уменьшению потенциальной энергии. Эта энергия носит название поверхностной энергии. Обозначим эту энергию через W, а площадь поверхности через S. Тогда согласно сказанному, W=σS (1) Коэффициент пропорциональности между энергией и площадью поверхности σ называется коэффициентом поверхностного натяжения. Величина этого коэффициента зависит от рода граничных сред, образующих поверхность. Как нетрудно убедиться, σ имеет размерность энергии, отнесённой к единице поверхности Дж/м2, или размерность силы, деленной на длину F=Н/м. Наличие поверхностной энергии существенно влияет на поведении жидкостей. В частности, форма — шар, которую принимает свободная жидкость (жидкость, находящаяся вне сосуда, не ограниченная его формой), соответствует минимуму потенциальной энергии поверхностного. При расчётах вместо энергии поверхностного натяжения нередко пользуются «силой поверхностного натяжения», которая выводится следующим образом. Для изотермического увеличения поверхности жидкости на величину ΔS= L·Δx (см. рис.1) необходимо затратить энергию, равную работе силы поверхностного натяжения F=σL на пути Δx A= ΔW =σΔS = σΔxL (2) Последнее соотношение можно понимать так: увеличение поверхности происходит вследствие её «растяжения» на величину Δх в направлении, перпендикулярном L. Сила поверхностного натяжения лежит в плоскости, касательной к поверхности, и направлена так, что стремится сократить площадь этой поверхности. 1.2. Давление под искривленной поверхностью. Если поверхность жидкости искривлена, то, как видно из рисунка 2 поверхностные силы, как касательные к этой поверхности, создают нескомпенсированные силы, направленные внутрь кривизны поверхности. Как показал французский физики Лаплас, эти силы создают добавочное («лапласово») давление, величина которого определяется по упрощенной формуле рл =σ (1/R1 + 1/R2) (3) где R1 и R2 — максимальный и минимальный радиусы кривизны поверхности жидкости. Для сферической поверхности формула принимает вид рл = 2σ/R (4) Если жидкость находится в контакте с твёрдым телом, то она в какой-то мере растекается по его поверхности, смачивает её. Краевой угол смачивания β характеризует особенности взаимодействия тройки граничащих конкретных веществ — «жидкость-жидкость», «жидкость-твердое тело» и «жидкость- воздух». Возможные варианты этих взаимодействий приведены на рисунке 3 Говорят, что жидкость «смачивает» поверхность твердого тела, если краевой угол β острый, если же величина краевого угла больше 90о, то жидкость не смачивает поверхность. В любом из этих случаев «лапласово» давление направлено внутрь кривизны. Именно этим давлением объясняются так называемые капиллярные явления. В каналах малых размеров за счет смачивания стенок жидкостью она просачивается на большие расстояния, в том числе поднимается вертикально, преодолевая силу тяготения. При отсутствии смачивания она из этих каналов так же эффективно «выдавливается» (см. рис. 4). 2. Экспериментальная часть 2.1. Измерение коэффициента поверхностного натяжения жидкости капиллярным методом Сила поверхностного натяжения вызывает поднятие жидкости в капиллярах при условии, если она смачивает стенки этого капилляра.. При расчёте равновесного положения жидкости в капилляре следует помнить, что полная потенциальная энергия ссистемы зависит в этом случае от работы силы тяжести и от поверхностной энергии на границе жидкость–стенки капилляра, на границе жидкость–воздух и на границе стенки капилляра– воздух. Проще всего и в этом случае использовать для расчёта не энергию, а силы поверхностного натяжения. При небольших диаметрах капилляров высота столба жидкости под её мениском мало зависит от того, как далеко от оси трубки находится рассматриваемая точка мениска. В этих условиях во всех точках мениска давление жидкости можно считать постоянным, а форму мениска – сферической. Как видно из рисунка 5 радиус r сферы может быть определен через радиус капилляра и краевой угол смачивания по формуле r=R/cos F 06 2, тогда формула (4) лапласова давления для одной сферической поверхности преобразуется к виду рл =2σcosβ /R Рассмотрим теперь равновесие столба жидкости (рис.6) , ограниченного сверху мениском, а снизу – поверхностью жидкости в сосуде. Давление р столба жидкости (гидростатическое давление) можно определить по формуле р=ρgh0, (5) где ρ плотность жидкости. В стационарном состоянии это давление уравновешивается давлением под искривленной поверхностью жидкости. В свою очередь, это давление для случая сферической поверхности рассчитывается по формуле Лапласа р=2σcos F 06 2/R, (6) где σ- коэффициент поверхностного натяжение жидкости, R – внутренний радиус капилляра, F 06 2- краевой угол смачивания данной жидкости и материала капилляра. Из равенств (5) и (6) получаем для коэффициента поверхностного натяжения σ= Rρgh0 /2cos F 06 2 (7) Последнее выражение лежит в основе «капиллярного» метода измерения коэффициента поверхностного натяжения жидкости. Для этого достаточно иметь капилляр с известным радиусом, знать краевой угол смачивания и измерить высоту h0 поднятия жидкости под действием капиллярных сил. Погрешность измерения высоты столба при малом диаметре капилляра незначительна, даже если ее измерять до нижней кромки мениска. Как видно из (7), в расчётную формулу входит краевой угол F 06 2. Величина этого угла зависит, как известно, от соотношения между поверхностными энергиями на границах жидкость – воздух, жидкость — стенка и стенка – воздух. В нашем случае, когда в качестве жидкости используется водопроводная вода, а капилляр изготовлен из стекла, cos F 06 2 может принимать одной из двух инъекционных игл, концы которых отпилены перпендикулярно оси. Шланг снабжен зажимом, при помощи которого можно регулировать скорость истечения жидкости из бюретки. Измерения. 1. Изучите конструкцию экспериментальной установки. При помощи измерительного микроскопа определите наружные радиусы инъекционных игл. 2. Зажимом перекройте шланг (верхнее положение колесика) и заполните бюретку исследуемой жидкостью, подставьте под иглу стакан для сбора жидкости. 3. Проверьте соединение нижнего конца шланга с иглой и, медленно открывая зажим, создайте такой поток, когда капли следуют друг за другом с интервалом не менее 5 секунд. 4. По делениям бюретки определите количество N капель, составляющих 1 мл жидкости. Опыт проделайте не менее 5 раз. 5. Используя плотность жидкости, определите массу одной капли: m= ρ/N. Плотность воды принять равной 1 г/мл. 6. Усредните экспериментальные результаты и по формуле (10) рассчитайте величину коэффициента поверхностного натяжения исследуемой жидкости. Отчет по лабораторной работе №3 «Поверхностное натяжение в жидкостях» выполненной …………………………………………………………….. 1. Измерение коэффициента поверхностного натяжения жидкости капиллярной трубкой σ = Rρg (ho + R/3) Радиус капилляра, мм Плотность жидкости, г/см3 Значение g, см/с2 Высота столба в капилляре, см Величина коэффициента σ, Н/м Заключение о проделанных измерениях. 1. σ= σср ± Δ σ Н/м. σ=………± ………Н/м 2. Сравнение с табличными значениями 2. Измерение коэффициента поверхностного натяжения жидкости в клиновидном слое σ=Rρgh0 /cos F 06 2 R = Dho/2L Диаметр проволоки D, мм Расстояние L, мм Высота подъема ho, мм Плотность жидкости, г/ см3 Значение cos F 06 2 Величина коэффициента σ, Н/м Заключение о проделанных измерениях. 1. σ=………±………Н/м 2. Сравнение с табличными значениями 3. Измерение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом капель σ = mg/2πr m= ρ/ N Радиус иглы r, мм Плотность жидкости, г/ см3 Объём вытекшей жидкости, мл Масса вытекшей жидкости, г Число капель, N Масса одной капли, г Величина коэффициента σ, Н/м Заключение о проделанных измерениях. 1. σ=………±………Н/м 2. Сравнение с табличными значениями

лабораторная работа 204

Лабораторная    работа № 204

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ МЕТОДОМ СТОКСА

Цель работы: изучить метод Стокса, определить коэффициент динамической вязкости глицерина.

Приборы и принадлежности:

стеклянный цилиндрический сосуд с глицерином,

измерительный микроскоп,

измерительная линейка,

секундомер,

шарики.

 

1. ВЯЗКОСТЬ ЖИДКОСТИ. ЗАКОН СТОКСА

 

В жидкостях и газах при перемещении одних слоев относительно других возникают силы внутреннего трения, или вязкости, которые определяются законом Ньютона:

                                                                                            (1)

где h — коэффициент внутреннего трения, или коэффициент динамической вязкости, или просто вязкость; модуль градиента скорости, равный изменению скорости слоев жидкости на единицу длины в направлении нормали (в нашем случае вдоль оси y) к поверхности S  соприкасающихся слоев (рис. 1).

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.

Согласно уравнению (1) коэффициент вязкости h в СИ измеряется в Па×с или в кг/(м×с).

Механизм внутреннего трения в жидкостях и газах неодинаков, т.к. в них различен характер теплового движения молекул. Подробное изложение вязкости жидкости рассмотрено в работе № 203, вязкости газов – в работе № 205.

Вязкость жидкости обусловлена молекулярным взаимодействием, ограничивающим движение молекул. Каждая молекула жидкости находится в потенциальной яме, создаваемой соседними молекулами. Поэтому молекулы жидкости совершают колебательные движения около положения равновесия, то есть внутри потенциальной ямы. Глубина потенциальной ямы незначительно превышает среднюю кинетическую энергию, поэтому, получив дополнительную энергию при столкновении с другими молекулами, она может перескочить в новое положение равновесия. Энергия, которую должна получить молекула, чтобы из одного положения перейти в другое, называется энергией активации W, а время нахождения молекулы в положении равновесия – временем «оседлой жизни» t. Перескок молекул между соседними положениями равновесия является случайным процессом. Вероятность того, что такой перескок произойдет за время одного периода t0, в соответствии с законом Больцмана, составляет

                                                                                   (2)

Величина, обратная вероятности перехода молекулы  определяет среднее число колебаний, которое должна совершить молекула, чтобы покинуть положение равновесия. Среднее время «оседлой жизни» молекулы . Тогда

                                                                              (3)

где k – постоянная Больцмана; средний период колебаний молекулы около положения равновесия.

Коэффициент динамической вязкости зависит от : чем реже молекулы меняют положение равновесия, тем больше вязкость. Используя модель скачков молекул, советский физик Я.И.Френкель показал, что вязкость изменяется по экспоненциальному закону:

                                                                                      (4)

где А – константа, определяемая свойствами жидкости.

Формула (4) является приближенной, но она достаточно хорошо описывает вязкость жидкости, например, воды в интервале температур от 5 до 100 °С, глицерина – от 0 до 200 °С.

Из формулы (4) видно, что с уменьшением температуры вязкость жидкости возрастает. В ряде случаев она становится настолько большой, что жидкость затвердевает без образования кристаллической решетки. В этом заключается механизм образования аморфных тел.

При малых скоростях движения тела в жидкости слой жидкости, непосредственно прилегающий к телу, прилипает к нему и движется со скоростью тела. По мере удаления от поверхности тела скорость слоев жидкости будет уменьшаться, но они будут двигаться параллельно. Такое слоистое движение жидкости называется ламинарным. При больших скоростях движения жидкости ламинарное движение жидкости становится неустойчивым и сменяется турбулентным, при котором частицы жидкости движутся по сложным траекториям со скоростями, изменяющимися беспорядочным образом. В результате происходит перемешивание жидкости и образуются вихри.

Характер движения жидкости определяется безразмерной величиной Re, называемой числом Рейнольдса. Это число зависит от формы тела и свойств жидкости. При движении шарика радиусом R со скоростью U в жидкости плотностью rж

                                                                                          (5)

При малых Re (<10), когда шарик радиусом 1-2 мм движется со скоростью 5-10 см/c в вязкой жидкости, например в глицерине, движение жидкости будет ламинарным. В этом случае на тело будет действовать сила сопротивления, пропорциональная скорости

                                                                                                  (6)

где r – коэффициент сопротивления. Для тела сферической формы

                                                    

Сила сопротивления шарика радиусом R примет вид:

                                                                                          (7)

Формула (7) называется законом Стокса.

 

2. ОПИСАНИЕ РАБОЧЕЙ УСТАНОВКИ И МЕТОДА

ИЗМЕРЕНИЙ

Одним из существующих методов определения коэффициента динамической вязкости является метод Стокса. Суть метода заключается в следующем. Если в сосуд с жидкостью бросить шарик плотностью большей, чем плотность жидкости (r >rж), то он будет падать (рис. 2). На движущийся в жидкости шарик действует сила внутреннего трения (сила сопротивления) , тормозящая его движение и направленная вверх. Если считать, что стенки сосуда находятся на значительном расстоянии от движущегося шарика, то величину силы внутреннего трения можно определить по закону Стокса (6).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.

 

Кроме того, на падающий шарик действует сила тяжести, направленная вниз  и выталкивающая сила , направленная вверх. Запишем уравнение движения шарика в проекциях на направление движения:

                                                                                (8)

Решение уравнения (8) описывает характер движения шарика на всех участках падения. В начале движения скорость шарика U мала и силой Fc можно пренебречь, т.е. на начальном этапе шарик движется с ускорением

                                               

По мере увеличения скорости возрастает сила сопротивления и ускорение уменьшается. При большом времени движения сила сопротивления уравновешивается равнодействующей сил  и , и шарик будет двигаться равномерно с установившейся скоростью. Уравнение движения (8) в этом случае примет вид

                                                                                        (9)

Сила тяжести равна

                                                                      (10)

где r — плотность вещества шарика.

Выталкивающая сила определяется по закону Архимеда:

                                                             (11)

Подставив (10), (11) и (7) в уравнение (9), получим

                                

Отсюда находим

                                             (12)

Установка представляет собой широкий стеклянный цилиндрический сосуд 1, наполненный исследуемой жидкостью (рис. 3). На сосуд надеты два резиновых кольца 2, расположенных друг от друга на расстоянии l. Если время движения шарика 3 между кольцами t, то скорость шарика при равномерном движении

                                               

и формула (12) для определения коэффициента динамической вязкости запишется:

                                                                            (13)     

При этом верхнее кольцо должно располагаться ниже уровня жидкости в сосуде, т.к. только на некоторой глубине силы, действующие на шарик, уравновешивают друг друга, шарик движется равномерно и формула (13) становится справедливой.

В сосуд через отверстие 4 опускают поочередно пять небольших шариков 3, плотность которых r больше плотности исследуемой жидкости rж.

В опыте измеряют диаметры шариков, расстояние между кольцами и время движения каждого шарика на этом участке.

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ И ОБРАБОТКА

РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

1.      Измерить диаметр шарика D с помощью микроскопа.

  1. С помощью линейки измерить расстояние l между кольцами.

3.      Через отверстие 4  в крышке сосуда опустить шарик.

4.      В момент прохождения шариком верхнего кольца включить секундомер и измерить время t прохождения шариком расстояния l между кольцами.

5.      Опыт повторить с пятью шариками. Шарики имеют одинаковый диаметр и двигаются в жидкости примерно с одинаковой скоростью. Поэтому время прохождения шариками одного и того же расстояния l можно усреднить и, выразив радиус шариков через их диаметр , формула (13) примет вид:

                                                                   (14)

где среднее арифметическое значение времени.

6.      По формуле (14) определить значение . Плотность исследуемой жидкости (глицерина) rж = 1,26×103кг/м3, плотность материала шарика (свинца) r = 11,34×103кг/м3.

7.      Методом расчета погрешностей косвенных измерений находят относительную Е и абсолютную Dh погрешность результата:

,    ,

где — абсолютные погрешности табличных величин r, rж и g; — абсолютные погрешности прямых однократных измерений  диаметра шарика D и расстояния l; абсолютная погрешность прямых многократных измерений времени.

8.   Данные результатов измерений и вычислений занесите в таблицу.

Таблица результатов

п/п

D

l

t

r

rж

g

Е

м

м

c

c

кг/м3

кг/м3

м/c2

Па×с

Па×с

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сравните полученный результат с табличным значением коэффициента динамической вязкости глицерина при соответствующей температуре. Температуру воздуха (а соответственно и глицерина) посмотрите на термометре, находящемся в лаборатории.

 

Коэффициенты динамической вязкости глицерина

при различных температурах

t, °C

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

h,Па×с

1,74

1,62

1,48

1,35

1,23

1,124

1,024

0,934

0,85

0,78

4. ВОПРОСЫ ДЛЯ ДОПУСКА К РАБОТЕ

  1. Сформулируйте цель работы.

2.      Запишите формулу Ньютона для силы внутреннего трения и поясните величины, входящие в эту формулу.

3.      Опишите рабочую установку и порядок выполнения работы.

4.      Какие силы действуют на шарик, падающий в жидкости?

5.      Запишите рабочую формулу и поясните ее.

5. ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАБОТЫ

1.      Объясните молекулярно-кинетический механизм внутреннего трения (вязкости) жидкости.

2.      Дайте понятие энергии активации.

3.      Как зависит вязкость жидкости от температуры?

4.      При каких условиях движение жидкости будет ламинарным?

5.      Запишите уравнение движения шарика в глицерине и выведите рабочую формулу.

6.      Можно ли верхнее кольцо располагать на уровне поверхности жидкости в сосуде?

7.      Получите формулу для расчета относительной погрешности Е.

 

Теоретическая механика (6) — Задача

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА

Лектор: доцент Е. А. Батяев

3 семестр

Предмет теоретической механики, область применения, основные разделы. Основные понятия. Пространство, время, система отсчета. Относительность движения и покоя.

  1. Кинематика точки и твердого тела

Координатно-векторное представление движения точки. Траектория точки. Движение в декартовых и ортогональных криволинейных координатах. Векторы скорости и ускорения. Коэффициенты Ламе. Физические компоненты скорости и ускорения. Естественное описание движения точки. Кривизна траектории. Естественные компоненты скорости и ускорения.

Представление движения твердого тела в виде композиции поступательного и вращательного движений. Эйлеровы углы. Векторы угловой скорости и углового ускорения тела. Поле скоростей и ускорений (формула Ривальса) точек твердого тела.

Сферическое движение тела. Мгновенная ось вращения. Плоское движение тела. Поле скоростей и ускорений плоской фигуры. Мгновенный центр скоростей и ускорений.

Сложное движение точки. Относительное, переносное и абсолютное движение. Абсолютная и относительная производные по времени. Теоремы сложения скоростей и ускорений (теорема Кориолиса).

Сложное движение тела. Теоремы сложения угловых скоростей и угловых ускорений.

  1. Динамика материальной точки

Взаимодействие тел. Силы и масса. Свободная материальная точка. Инерциальная система отсчета. Законы Ньютона. Равнодействующая. Дифференциальные уравнения движения точки в декартовых, криволинейных координатах и в естественном базисе. Основные задачи динамики. Определение движения по силе и начальному состоянию.

Движение несвободной материальной точки. Связи. Принцип освобождаемости от связей. Нормальная и тангенциальная реакции. Закон Кулона. Движение точки по линии. Уравнения равновесия точки. Сила инерции. Принцип Даламбера.

Относительное движение материальной точки. Основной закон динамки точки в неинерциальной системе отсчета. Переносная и кориолисова силы инерции. Принцип относительности Галилея. Относительное равновесие точки вблизи Земли. Маятник Фуко.

Движение точки в центральном силовом поле. Секторная скорость. Закон площадей. Формулы Бине. Закон всемирного тяготения. Движение точки в ньютоновском поле тяготения. Вектор Лапласа. Законы Кеплера.

Задача двух тел. Уточнение третьего закона Кеплера.

  1. Система материальных точек

Механическая система. Внешние и внутренние силы. Дифференциальные уравнения движения механической системы. Главный вектор, главный момент относительно точки и оси системы сил. Свойства внутренних сил. Работа и мощность системы сил. Потенциальное силовое поле и потенциальная энергия.

Центр масс системы точек. Количество движения и кинетическая энергия системы. Момент количества движения (кинетический момент) системы относительно точки и оси.

Теорема о движении центра масс системы точек. Теоремы об изменении количества движения, кинетического момента относительно неподвижной точки, кинетической энергии для механической системы. Законы сохранения количества движения и кинетического момента системы. Замкнутая система. Закон сохранения полной механической энергии.

Движение механической системы относительно центра масс. Кенигова система координат. Теорема Кёнига. Кинематические характеристики и теоремы динамики механической системы для движения относительно её центра масс. Неизменяемая система.

Динамика точки переменной массы. Закон Мещерского. Реактивная и тормозящая силы. Движение ракеты вне поля сил. Формула Циолковского.

  1. Абсолютно твердое тело.

Геометрия масс твердого тела. Центр масс тела. Момент инерции тела относительно оси. Теорема Гюйгенса-Штейнера. Осевые и центробежные моменты инерции. Тензор и эллипсоид инерции. Главные оси инерции тела.

Количество движения, кинетический момент тела относительно точки и оси. Кинетическая энергия тела. Работа сил, приложенных к телу. Теоремы динамики и законы сохранения для твердого тела.

Дифференциальные уравнения движения тела. Плоское движение тела. Равновесие твердого тела. Статически определимая система. Эквивалентные системы сил. Пара сил и момент пары. Теорема Пуансо. Законы Кулона для различных видов трения.

Вращение тела вокруг неподвижной оси. Статические и динамические реакции. Физический маятник. Теорема Гюйгенса.

4 семестр

  1. Аналитическая динамика механических систем со связями

Виды связей и механических систем. Условия, накладываемые связями, на скорости и ускорения точек системы.

Возможные, действительные и виртуальные перемещения. Вариации координат. Синхронное варьирование. Число степеней свободы системы.

Основная задача динамики несвободной системы. Элементарная работа сил на перемещениях системы. Идеальные связи.

Уравнения Лагранжа первого рода.

Принцип Даламбера-Лагранжа. Принцип виртуальных перемещений.

Обобщенные координаты, скорости и ускорения. Обобщенные силы. Уравнения равновесия системы в обобщенных координатах. Виртуальный дифференциал. Потенциальная энергия. Экстремальность потенциала при равновесии.

Уравнения Лагранжа второго рода. Кинетическая энергия системы в обобщенных координатах и скоростях. Положительная определенность квадратичной формы кинетической энергии относительно обобщенных скоростей.

Теорема об изменении полной механической энергии голономной системы. Консервативные системы. Закон сохранения полной механической энергии. Гироскопические силы. Диссипативные силы.

Функция Лагранжа. Обобщенный потенциал. Натуральные системы. Определенность функции Лагранжа.

Преобразование Лежандра. Обобщенные импульсы. Гессиан функции Лагранжа относительно обобщенных скоростей. Переменные Лагранжа и Гамильтона. Теорема Донкина. Функция Гамильтона. Канонические уравнения Гамильтона.

Обобщенная механическая энергия. Обобщенно-консервативные системы. Обобщенный интеграл энергии (интеграл Якоби). Уравнения Уиттекера. Уравнения Якоби.

Позиционные и циклические координаты. Циклические интегралы. Метод игнорирования циклических координат.

Переменные и функция Рауса. Уравнения Рауса.

Первые интегралы уравнений движения и законы сохранения. Скобки Пуассона и первые интегралы. Теорема Якоби – Пуассона. Инволютивность системы интегралов.

  1. Интегральные вариационные принципы механики

Прямой и окольный пути голономной системы. Расширенное координатное пространство. Сопряженные кинетические фокусы. Перестановочное соотношение.

Принцип Гамильтона-Остроградского для ненатуральных систем.

Функционал и его вариация. Основная лемма и простейшая задача вариационного исчисления. Стационарное значение (экстремум) функционала. Уравнения Эйлера и экстремаль.

Действие по Гамильтону. Принцип Гамильтона-Остроградского для натуральных систем. Экстремальное свойство действия по Гамильтону.

Изоэнергетическое варьирование для консервативных систем. Действие по Лагранжу. Принцип наименьшего действия в форме Мопертюи – Лагранжа и Якоби.

  1. Устойчивость равновесия и малые колебания консервативных систем

Устойчивость положений (состояний) равновесия систем. Достаточные условия устойчивости равновесия консервативной системы, теорема Лагранжа. Влияние гироскопических и диссипативных сил на устойчивость равновесия неконсервативных систем.

Теоремы Ляпунова о неустойчивости равновесия консервативных систем.

Приведенная система. Потенциал Рауса. Гироскопически несвязанная система.

Стационарное движение консервативной системы с циклическими координатами и их устойчивость. Теорема Рауса.

Положение относительного равновесия и его устойчивость при равномерном вращении системы вокруг неподвижной оси. Потенциал центробежной силы инерции.

Дифференциальные уравнения движения линейного приближения консервативных систем около устойчивого положения равновесия. Малые колебания. Уравнение частот. Главные колебания и нормальные координаты. Свободные колебания и собственные частоты. Влияние периодических и диссипативных внешних сил на колебания консервативных систем.

  1. Устойчивость движений механических систем

Невозмущенное движение и отклонения. Устойчивость и асимптотическая устойчивость по Ляпунову решений автономных систем. Функция Ляпунова. Теоремы Ляпунова об устойчивости и асимптотической устойчивости невозмущенного движения.

Устойчивость линейных систем. Теоремы Ляпунова об устойчивости и неустойчивости по линейному (первому) приближению.

Литература

  1. Маркеев А.П. Теоретическая механика: Учебник для университетов. — Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2007. — 592 С. ISBN 978-5-93972-604-7

  2. Бондарь В. Д. Лекции по теоретической механике.: Учебное пособие. — НГУ, 1970, ч. 1; 1972, ч. 2; 1974, ч.3.

  3. Гантмахер Ф.Р. Лекции по аналитической механике: Учебное пособие для вузов/ Под ред. Е.С.Пятницкого, — 3-е изд. — М.:ФИЗМАТЛИТ, 2005. — 264 С.

  4. Бухгольц Н.Н. Основной курс теоретической механики.: Учебник. Ч.1 10-е изд. 480с., Ч.2. 7-е изд. 336с. –СПб.: Издательство «Лань», 2009.

  5. Арнольд В. И. Математические методы классической механики.: Учебник. – 5-е изд. – М.:Наука, 2003. – 416 С.

Дополнительная литература.

  1. Вильке В.Г. Теоретическая механика: Учебник. 3-е изд., перераб. и дополн. – СПб. Издательство «Лань», 2003.-304с.

  2. Голубев Ю.Ф. Основы теоретической механики. Учебник. 2-е изд. перераб. и дополн. М.:Изд.МГУ, 2000. — 719 С.

Вязкая жидкость. Формула Стокса.Турбулентное и ламинарное течение. Число Рейнольдса.

Вязкость (внутреннее трение) — это свойство реальных жидкостей оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой. При перемещении одних слоев реальной жидкости относительно других возникают силы внутреннего трения, направленные по касательной к поверхности слоев. Действие этих сил проявляется в том, что со стороны слоя, движущегося быстрее, на слой, движущийся медленнее, действует ускоряющая сила. Со стороны же слоя, движущегося медленнее, на слой, движущийся быстрее, действует тормозящая сила.

Силы внутреннего трения направлены вдоль соприкасающихся слоев и зависят от их относительных скоростей.

Ньютоном была установлена зависимость силы внутреннего трения от сопровождающих его явлений: F = h|Dv/Dx|s, где Dv/Dx — градиент скорости (Dx — расстояние между двумя соседними слоями, Dv — разность скоростей жидкости в двух соседних слоях), s — площадь соприкосновения двух соседних слоев, h — коэффициент вязкости, зависящий от природы жидкости и температуры (единица вязкости — паскаль-секунда [Па.с]: 1 Па.с равен вязкости среды, в которой при ламинарном течении и градиенте скорости с модулем 1м/с, возникает сила внутреннего трения 1 Н на 1 м2 поверхности касания слоев (1 Па.с = 1 Н.с/м2).

h -коэффициент динамической вязкости;

— коэффициент кинематической вязкости в .

Ламинарное (слоистое) течениежидкостикогда вдоль потока каждый выделенный слой скользит относительно соседних, не перемешиваясь с ними. Этот режим наблюдается при небольших скоростях движения жидкости: внешний слой жидкости, примыкающий к поверхности трубы, в которой она течет, из-за сил молекулярного сцепления прилипает к ней и остается неподвижным, а скорости последующих слоев тем больше, чем больше их расстояние до поверхности трубы и наибольшей скоростью обладает слой, движущийся вдоль оси трубы.

Турбулентное (вихревое) течениежидкостикогда вдоль потока происходит интенсивное вихреобразование и перемешивание жидкости. При этом режиме течения частицы жидкости приобретают составляющие скоростей, перпендикулярные течению и поэтому они могут переходить из одного слоя в другой. Скорость частиц жидкости быстро возрастает по мере удаления от поверхности трубы, затем изменяется незначительно. Так как частицы жидкости переходят из одного слоя в другой, то их скорости в различных слоях мало отличаются. Из-за большого градиента скоростей у поверхности трубы обычно происходит образование вихрей.

Характер течения зависит от безразмерной величины — числа РейнольдесаRe = <v>l/ h, где — плотность жидкости, <v> — средняя по сечению трубы скорость жидкости, l- перемещение жидкости по оси x..

При Re< 1000 наблюдается ламинарное течение, в области 1000<Re<2000 происходит переход к турбулентном течению, а при Re> 2300 для гладких труб наблюдается турбулентное течение. Если число Рейнольдса одинаково, то режим течения различных жидкостей в трубах различных сечений одинаков.

При движении тела в жидкости или газе с небольшими скоростями и малых Re сопротивление среды определяется силами трения и согласно Стоксу, эта сила пропорцианальна произведению динамической вязкости на линейные размеры тела и скорости движения тела в жидкости.

Если форма тела- шар, то сила сопротивления При движении падения шара в жидкости, то на него действуют: сила тяжести, выталкивающая сила и сила сопротивления в сторону противоположную движению. Когда силы выравниваются, то движение будет равномерным F1 и F2— постоянны; F3 зависит от скорости.

 

Поверхностная энергия и натяжение. Капиллярные явления.

Поверхностная энергия

Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают дополнительной потенциальной энергией по сравнению с молекулами внутри жидкости. Эту энергию называют поверхностной энергией. Величина поверхностной энергии тем больше, чем больше площадь свободной поверхности

.

Единицей коэффициента поверхностного натяжения в СИ является джоуль на квадратный метр (Дж/м2).

Поверхностное натяжение

Равнодействующая сил, действующих на все молекулы, находящиеся на границе свободной поверхности, и есть сила поверхностного натяжения. В целом она действует так, что стремится сократить поверхность жидкости.

.

Согласно этой формуле единицей коэффициента поверхностного натяжения в СИ является ньютон на метр (Н/м).

Коэффициент поверхностного натяжения σ численно равен силе поверхностного натяжения, действующей на единицу длины границы свободной поверхности жидкости. Коэффициент поверхностного натяжения зависит от природы жидкости, от температуры и от наличия примесей. При увеличении температуры он уменьшается.

Капиллярные явления, физические явления, обусловленные действием поверхностного натяжения на границе раздела несмешивающихся сред. К К. я. относят обычно явления в жидких средах, вызванные искривлением их поверхности, граничащей с др. жидкостью, газом или собственным паром. Искривление поверхности ведёт к появлению в жидкости дополнительного капиллярного давления Dp, величина которого связана со средней кривизной r поверхности уравнением Лапласа: Dp = p1— p2. = 2s12/r, где (s12поверхностное натяжение на границе двух сред; p1 и p2— давления в жидкости 1 и контактирующей с ней среде.

Вязкость (внутреннее трение) — это свойство реальных жидкостей оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой. При перемещении одних слоев реальной жидкости относительно других возникают силы внутреннего трения, направленные по касательной к поверхности слоев. Действие этих сил проявляется в том, что со стороны слоя, движущегося быстрее, на слой, движущийся медленнее, действует ускоряющая сила. Со стороны же слоя, движущегося медленнее, на слой, движущийся быстрее, действует тормозящая сила.

Силы внутреннего трения направлены вдоль соприкасающихся слоев и зависят от их относительных скоростей.

Ньютоном была установлена зависимость силы внутреннего трения от сопровождающих его явлений: F = h|Dv/Dx|s, где Dv/Dx — градиент скорости (Dx — расстояние между двумя соседними слоями, Dv — разность скоростей жидкости в двух соседних слоях), s — площадь соприкосновения двух соседних слоев, h — коэффициент вязкости, зависящий от природы жидкости и температуры (единица вязкости — паскаль-секунда [Па.с]: 1 Па.с равен вязкости среды, в которой при ламинарном течении и градиенте скорости с модулем 1м/с, возникает сила внутреннего трения 1 Н на 1 м2 поверхности касания слоев (1 Па.с = 1 Н.с/м2).

h -коэффициент динамической вязкости;

— коэффициент кинематической вязкости в .

Ламинарное (слоистое) течениежидкостикогда вдоль потока каждый выделенный слой скользит относительно соседних, не перемешиваясь с ними. Этот режим наблюдается при небольших скоростях движения жидкости: внешний слой жидкости, примыкающий к поверхности трубы, в которой она течет, из-за сил молекулярного сцепления прилипает к ней и остается неподвижным, а скорости последующих слоев тем больше, чем больше их расстояние до поверхности трубы и наибольшей скоростью обладает слой, движущийся вдоль оси трубы.

Турбулентное (вихревое) течениежидкостикогда вдоль потока происходит интенсивное вихреобразование и перемешивание жидкости. При этом режиме течения частицы жидкости приобретают составляющие скоростей, перпендикулярные течению и поэтому они могут переходить из одного слоя в другой. Скорость частиц жидкости быстро возрастает по мере удаления от поверхности трубы, затем изменяется незначительно. Так как частицы жидкости переходят из одного слоя в другой, то их скорости в различных слоях мало отличаются. Из-за большого градиента скоростей у поверхности трубы обычно происходит образование вихрей.

Характер течения зависит от безразмерной величины — числа РейнольдесаRe = <v>l/ h, где — плотность жидкости, <v> — средняя по сечению трубы скорость жидкости, l- перемещение жидкости по оси x..

При Re< 1000 наблюдается ламинарное течение, в области 1000<Re<2000 происходит переход к турбулентном течению, а при Re> 2300 для гладких труб наблюдается турбулентное течение. Если число Рейнольдса одинаково, то режим течения различных жидкостей в трубах различных сечений одинаков.

При движении тела в жидкости или газе с небольшими скоростями и малых Re сопротивление среды определяется силами трения и согласно Стоксу, эта сила пропорцианальна произведению динамической вязкости на линейные размеры тела и скорости движения тела в жидкости.

Если форма тела- шар, то сила сопротивления При движении падения шара в жидкости, то на него действуют: сила тяжести, выталкивающая сила и сила сопротивления в сторону противоположную движению. Когда силы выравниваются, то движение будет равномерным F1 и F2— постоянны; F3 зависит от скорости.

 

Поверхностная энергия и натяжение. Капиллярные явления.

Поверхностная энергия

Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают дополнительной потенциальной энергией по сравнению с молекулами внутри жидкости. Эту энергию называют поверхностной энергией. Величина поверхностной энергии тем больше, чем больше площадь свободной поверхности

.

Единицей коэффициента поверхностного натяжения в СИ является джоуль на квадратный метр (Дж/м2).

Поверхностное натяжение

Равнодействующая сил, действующих на все молекулы, находящиеся на границе свободной поверхности, и есть сила поверхностного натяжения. В целом она действует так, что стремится сократить поверхность жидкости.

.

Согласно этой формуле единицей коэффициента поверхностного натяжения в СИ является ньютон на метр (Н/м).

Коэффициент поверхностного натяжения σ численно равен силе поверхностного натяжения, действующей на единицу длины границы свободной поверхности жидкости. Коэффициент поверхностного натяжения зависит от природы жидкости, от температуры и от наличия примесей. При увеличении температуры он уменьшается.

Капиллярные явления, физические явления, обусловленные действием поверхностного натяжения на границе раздела несмешивающихся сред. К К. я. относят обычно явления в жидких средах, вызванные искривлением их поверхности, граничащей с др. жидкостью, газом или собственным паром. Искривление поверхности ведёт к появлению в жидкости дополнительного капиллярного давления Dp, величина которого связана со средней кривизной r поверхности уравнением Лапласа: Dp = p1— p2. = 2s12/r, где (s12поверхностное натяжение на границе двух сред; p1 и p2— давления в жидкости 1 и контактирующей с ней среде.

2}{20}.

Что такое разрывная сила?

Прочность на разрыв — это способность материала выдерживать растягивающую или растягивающую силу. Она обычно измеряется в единицах силы на площадь поперечного сечения. Прочность на разрыв или растяжение более важна для хрупких материалов, чем для пластичных.

Как найти тормозную силу?

Тормозная сила Fb прямо пропорциональна скорости автомобиля и может быть выражена соотношением:

  1. Фб=кв.
  2. мА=−кв.
  3. мдвдт=−кв.

Как рассчитать тормозное усилие?

Массу автомобиля можно найти в руководстве по эксплуатации автомобиля. Разделите вес автомобиля на общее тормозное усилие, а затем умножьте число на 100, чтобы получить процент эффективности торможения. Взвесьте все, что находится внутри вашего автомобиля, потому что это повлияет на тормоза.

Как рассчитать время торможения?

Чтобы определить, сколько времени потребуется водителю, чтобы остановить транспортное средство при постоянной скорости замедления, необходимо разделить начальную скорость (в кадрах в секунду) на скорость замедления.

Что такое тормозной путь в физике?

Тормозной путь — это расстояние, необходимое для остановки после включения тормозов. Тормозной путь увеличивается, если: тормоза или шины автомобиля находятся в плохом состоянии. плохие дорожные и погодные условия (например, обледенелые или мокрые дороги) автомобиль имеет большую массу (например, в нем больше людей)

Какая сила является тормозной силой?

Когда к тормозам транспортного средства прикладывается сила, трение между тормозами и колесом совершает работу.Это снижает кинетическую энергию автомобиля, замедляя его и вызывая повышение температуры тормозов.

Что такое тормозная сила в физике?

Тормозная сила определяется как сила, замедляющая автомобиль, когда водитель нажимает педаль тормоза. Эта знаменитая сила, без которой ничего не было бы возможно, действует на шины, соприкасающиеся с землей, поэтому ее невозможно измерить напрямую.

Как рассчитать силу?

Формула силы определяется вторым законом движения Ньютона: сила, действующая на объект, равна массе, умноженной на ускорение этого объекта: F = m ⨉ a.Чтобы использовать эту формулу, вам нужно использовать единицы СИ: ньютоны для силы, килограммы для массы и метры в секунду в квадрате для ускорения.

Как вы рассчитываете время остановки в физике?

Как рассчитать тормозное усилие?

Чтобы рассчитать тормозное усилие на тормозной колодке, мы должны учитывать усилие на педали и множители усилия, такие как тяги. Механическое преимущество, обеспечиваемое каждой связью, рассчитывается независимо, а затем суммируется для получения общей тормозной силы на колодке.2/20 + х, где х — скорость автомобиля, а d — тормозной путь.

Какое уравнение для средней силы?

Слово «средняя» используется для обозначения того, что это не «мгновенная» или точно измеренная скорость. Таким образом, средняя сила равна произведению массы тела на среднюю скорость за определенное время. F = m (v f – v i)/t.

Что такое разрывная сила?

Минимальное усилие разрыва: минимальное усилие, при котором цепь в том состоянии, в котором она покидает завод изготовителя, по результатам репрезентативных испытаний разрывается при приложении постоянно возрастающей силы при прямом натяжении.Значения разрывного усилия не являются гарантией того, что все сегменты цепи выдержат эти нагрузки.

Максимальное тормозное усилие, действующее на передние колеса (при торможении только передних колес) Калькулятор

Максимальное тормозное усилие, действующее на передние колеса (при торможении только передних колес) Формула

Сила = Коэффициент трения * Нормальная реакция между землей и передним колесом
P = мк*R A &gt

Что такое тормозная система в автомобиле?

Тормозная система предназначена для замедления и остановки движения транспортного средства.Для этого различные компоненты тормозной системы должны преобразовывать энергию движения автомобиля в тепло. Это делается с помощью трения. Трение — это сопротивление движению двух тел друг другу.

Как рассчитать максимальную тормозную силу, действующую на передние колеса (когда тормозят только передние колеса)?

Максимальная тормозная сила, действующая на передние колеса (когда тормоза применяются только к передним колесам) калькулятор использует Сила = Коэффициент трения * Нормальная реакция между землей и передним колесом для расчета Силы, Максимальная тормозная сила, действующая на передние колеса ( при торможении только передних колес) формула определяется как мера тормозной силы транспортного средства.Сила обозначается символом P .

Как рассчитать максимальное тормозное усилие, действующее на передние колеса (когда тормозят только передние колеса) с помощью этого онлайн-калькулятора? Чтобы использовать этот онлайн-калькулятор для максимальной тормозной силы, действующей на передние колеса (когда тормоза применяются только к передним колесам), введите Коэффициент трения (μ) и Нормальная реакция между землей и передним колесом (R A &gt) и нажмите кнопку расчета.Вот как можно объяснить вычисление максимальной тормозной силы, действующей на передние колеса (когда тормоза применяются только к передним колесам), с заданными входными значениями -> 1,6 = 0,2 * 8 .

Что такое тормозная сила?

Ответь на вопрос

Аналогичные вопросы

  1. Какие три примера третьей ля Ньютона
  2. Что удерживает объект в разрешении
  3. Как вы останавливаете силу
  4. Какой тип силы тормозит
  5. Что такое третья ля Ньютона 5 Торможение 6 сила отрицательная
  6. Какова формула тормозного пути
  7. Что, если бы не существовало третьего закона Ньютона
  8. Всегда ли силы действуют парами
  9. Что такое тормозная сила в физике
  10. Какая сила необходима, чтобы остановить движущийся объект
  11. Как рассчитать силу
  12. Что может повлиять на тормозной путь
  13. Может ли Force заставить движущийся объект стоять
  14. Какова тормозная сила ca
  15. Какая сила является упором
  16. Какие две вещи влияют на величину силы требуется, чтобы остановить автомобиль
  17. С какой силой автомобиль останавливается, когда водитель нажимает на тормоз
  18. Пример третьего закона Ньютона
  19. Как может увеличиться скорость вычислить

Автор вопроса: Кайл Уокер Дата: создано: 27 октября 2021 г.

Назовите три примера третьего закона Ньютона

Ответил: Коннор Уотсон Дата: создано: 28 октября 2021 г.

Во время гребли на лодке, когда вы хотите двигаться вперед на лодке, вы гребете, толкая воду назад, заставляя вас двигаться вперед.

Во время ходьбы вы толкаете пол или поверхность, по которой идете, пальцами ног, и поверхность поднимает ваши ноги вверх, помогая вам поднять их..

Автор вопроса: Мигель Пауэлл Дата: создано: 30 ноября 2020 г.

Что удерживает объект в состоянии покоя

Ответил: Реджинальд Адамс Дата: создано: 03 декабря 2020 г.

Инерция — это сила, которая удерживает неподвижные объекты в состоянии покоя и движущиеся объекты в движении с постоянной скоростью. Инерция — это сила, которая приводит все объекты в состояние покоя.Все объекты обладают инерцией. Более массивный объект имеет большую инерцию, чем менее массивный объект.

Автор вопроса: Брайан Браун Дата: создано: 31 января 2021 г.

Как остановить силу

Ответил: Хантер Уокер Дата: создано: 02 февраля 2021 г.

Как принудительно остановить Line2 на Android. Откройте приложение «Настройки». Выберите «Приложения» или «Диспетчер приложений» (зависит от устройства и версии ОС Android). кнопка.Коснитесь OK для подтверждения.

Автор вопроса: Картер Янг Дата: создано: 24 июня 2021 г.

Какая сила тормозит

Ответил: Аарон Сандерс Дата: создано: 26 июня 2021 г.

сила трения Наиболее распространенным типом торможения является механический тормоз, который препятствует движению за счет фрикционных тормозных колодок. Механический тормоз применяет силу трения для преобразования кинетической энергии транспортного средства в тепловую энергию, которая затем рассеивается в атмосфере.

Автор вопроса: Патрик Гриффин Дата: создано: 12 июля 2021 г.

Что такое третий закон Ньютона

Ответил: Малкольм Кэмпбелл Дата: создано: 15 июля 2021 г.

Его третий закон гласит, что на каждое действие (силу) в природе существует равное и противоположное противодействие.Другими словами, если объект A воздействует на объект B, то объект B также оказывает равную и противоположную силу на объект A. Обратите внимание, что силы воздействуют на разные объекты.

Автор вопроса: Себастьян Флорес Дата: создано: 27 мая 2021 г.

Отрицательна ли тормозная сила

Ответил: Брюс Кинг Дата: создано: 27 мая 2021 г.

Да, верно, что F=m∗a, и в случае торможения (торможения) a отрицательно.

Автор вопроса: Энджел Грин Дата: создано: 27 октября 2021 г.

Какова формула тормозного пути

Ответил: Уильям Томпсон Дата: создано: 29 октября 2021 г.

Формула для расчета тормозного пути.Следующая формула оказалась полезной для расчета тормозного пути: (Скорость ÷ 10) × (Скорость ÷ 10). Таким образом, при скорости 100 км/ч тормозной путь составляет полные 100 метров.

Автор вопроса: Джейк Брайант Дата: создано: 15 декабря 2020 г.

Что, если бы третьего закона Ньютона не существовало

Ответил: Джейден Уокер Дата: создано: 15 декабря 2020 г.

Если бы не существовало 3-го закона Ньютона, то у нас не было бы возможности предсказать, какой будет сила реакции, и даже если бы она была.Это то, что делает 3-й закон. … Если бы 3-й закон Ньютона был неверным, то сила, которую вы оказываете на Землю, не равна и не противоположна силе Земли, действующей на вас.

Автор вопроса: Грэм Картер Дата: создано: 20 февраля 2021 г.

Всегда ли силы действуют парами

Ответил: Брэндон Барнс Дата: создано: 22 февраля 2021 г.

Направление силы на первый объект противоположно направлению силы на второй объект. Силы всегда приходят парами – равные и противоположные пары сил действия-противодействия.

Автор вопроса: Брюс Джонсон Дата: создано: 04 октября 2021 г.

Что такое тормозная сила в физике

Ответил: Кертис Прайс Дата: создано: 07 октября 2021 г.

(brāking fōrs) Сила, прикладываемая к телу землей, человеком или объектом, которая заставляет его замедляться или ослабевать.

Автор вопроса: Натан Белл Дата: создано: 13 ноября 2020 г.

Какая сила требуется, чтобы остановить движущийся объект

Ответил: Мэтью Митчелл Дата: создано: 16 ноября 2020 г.

Объяснение: для остановки движущегося объекта требуется внешняя сила, потому что внешняя сила создает своего рода трение или блокировку для движущегося объекта, помогая ему остановиться.

Автор вопроса: Ральф Тернер Дата: создано: 26 августа 2021 г.

Как рассчитать силу

Ответил: Питер Тейлор Дата: создано: 27 августа 2021 г.

Сила (F), необходимая для перемещения объекта массой (m) с ускорением (a), определяется по формуле F = m x a. Итак, сила = масса, умноженная на ускорение.

Автор вопроса: Итан Петерсон Дата: создано: 14 февраля 2021 г.

Что может повлиять на тормозной путь

Ответил: Алан Паркер Дата: создано: 14 февраля 2021 г.

4 фактора, которые могут повлиять на скорость вашего тормозного пути.Время, которое потребуется вам, чтобы остановиться, рассчитывается не только по времени, которое требуется вам, чтобы нажать на педаль тормоза. … Вид на дорогу. Плохая погода повлияет на способность ваших шин в достаточной мере сцепляться с дорогой. … Погода. Ваш тормозной путь во время дождя может быть больше, если дорога мокрая. … Протектор. 2 марта 2020 г.

Автор вопроса: Кертис Симмонс Дата: создано: 23 января 2021 г.

Может принудительно остановить движущийся объект

Ответил: Гораций Бейкер Дата: создано: 23 января 2021 г.

Действие силы может заставить объект двигаться или ускоряться (ускоряться), замедляться (замедляться), останавливаться или изменять направление.

Автор вопроса: Фред Вуд Дата: создано: 05 мая 2021 г.

Какова тормозная сила автомобиля

Ответил: Доминик Диаз Дата: создано: 06 мая 2021 г.

Среднее тормозное усилие =2кН.

Автор вопроса: Фрэнсис Браун Дата: создано: 08 ноября 2020 г.

Какая сила является выталкивающей

Ответил: Натаниэль Гонсалес Дата: создано: 11 ноября 2020 г.

Трение — это сила, возникающая при трении двух предметов друг о друга.Сопротивление воздуха и сопротивление воды являются видами трения. Твердые предметы, такие как ваш стул, давит на вас. Силы, направленные вверх от воды или воздуха, называются взбросом.

Автор вопроса: Себастьян Мерфи Дата: создано: 14 марта 2021 г.

Какие две вещи влияют на то, какое усилие требуется для остановки автомобиля

Ответил: Эрик Тернер Дата: создано: 17 марта 2021 г.

Расстояние, необходимое для остановки автомобиля или любого другого транспортного средства, зависит от двух факторов: дистанции мышления водителя и тормозного пути.И то, и другое зависит от скорости, с которой движется автомобиль.

Автор вопроса: Джулиан Джексон Дата: создано: 14 февраля 2022 г.

Какой силой обладает автомобиль, останавливающийся, когда водитель нажимает на тормоз

Ответил: Николас Льюис Дата: создано: 14 февраля 2022 г.

При движении с постоянной скоростью существует баланс между горизонтальной движущей силой и силой сопротивления из-за сопротивления воздуха. Когда автомобиль тормозит, возникает сила, направленная назад, которая замедляет автомобиль до полной остановки.

Автор вопроса: Колин Диас Дата: создано: 12 декабря 2021 г.

Пример третьего закона Ньютона

Ответил: Генри Тейлор Дата: создано: 14 декабря 2021 г.

Примеры третьего закона движения Ньютона встречаются повсеместно в повседневной жизни. Например, когда вы прыгаете, ваши ноги прилагают силу к земле, а земля прикладывает равную и противоположную силу реакции, которая подбрасывает вас в воздух. Инженеры применяют третий закон Ньютона при проектировании ракет и других метательных устройств.

Автор вопроса: Освальд Скотт Дата: создано: 26 сентября 2021 г.

Как можно рассчитать скорость

Ответил: Патрик Дэвис Дата: создано: 27 сентября 2021 г.

Чтобы найти скорость или скорость, используйте формулу скорости: s = d/t, что означает, что скорость равна расстоянию, деленному на время. Чтобы найти время, используйте формулу для времени: t = d/s, что означает, что время равно расстоянию, деленному на скорость.

Тормоз фрикционный с напорным цилиндром и колодками с неисправность

Описание

Блок дискового тормоза представляет собой тормоз, выполненный в виде цилиндра, давление на одну или несколько прокладок, которые могут контактировать с валом ротора.Давление со стороны цилиндр заставляет колодки создавать момент трения на валу. Момент трения сопротивляется вращению вала.

Вы также можете включить отказоустойчивость. При возникновении неисправности тормоз срабатывает заданное пользователем давление. Неисправности могут возникать в заданное время или из-за внешнего триггер на порту T .

Дисковый тормоз Модель

На этом рисунке показаны вид сбоку и спереди дискового тормоза.

Дисковый тормоз преобразует давление тормозного цилиндра от тормозного цилиндра в усилие.Дисковый тормоз прикладывает силу к среднему радиусу тормозной колодки.

Уравнение, которое блок использует для расчета тормозного момента, зависит от колеса скорость, Ω , так что когда Ω≠0,

Однако, когда Ω=0, крутящий момент, прикладываемый тормозом, равен крутящему моменту, применяется снаружи для вращения колеса. Максимальное значение крутящего момента, тормоз может применяться, когда Ω=0,

В обоих случаях Rm=Ro+Ri2.

Где:

  • T — тормозной момент.

  • P — приложенное тормозное давление.

  • Ом — скорость вращения колеса.

  • N — количество тормозных колодок в дисковом тормозе сборка.

  • μ s диск колодка-ротор коэффициент статического трения.

  • μ k диск колодка-ротор коэффициент кинетического трения.

  • Д б — Привод тормозов диаметр отверстия.

  • R м – средний радиус Приложение силы тормозной колодки к тормозному диску.

  • R o внешний радиус тормозная колодка.

  • R i внутренний радиус тормозная колодка.

Блок по умолчанию моделирует сухой тормоз. Вы можете моделировать жидкостное трение в мокрый тормоз, установив коэффициент вязкого трения , k v , к ненулевому значению. Крутящий момент на колесо в мокрой тормозной системе составляет:

Faulty Behavior

Когда ошибки разрешены, тормозное усилие применяется в ответ на одно или оба из эти триггеры:

При возникновении неисправности входное давление заменяется сигналом Тормоз. давление при ошибке значение для оставшейся части моделирования.А значение 0 означает, что торможение не произойдет. Относительно большой значение означает, что тормоз застрял.

Вы можете настроить блок так, чтобы он выдавал отчет о неисправности в качестве предупреждения или сообщения об ошибке в Simulink Diagnostic Viewer с Reporting when fault встречается параметр .

Тепловая модель

Вы можете моделировать эффекты теплового потока и изменения температуры, подвергая дополнительный тепловой порт.Чтобы выставить порт, в Friction настройки, установите для параметра Thermal Port значение Модель . Открытие порта также открывает или изменяет значение по умолчанию для этих связанных настроек, параметров и переменных:

  • трения > Температура

  • 9039

  • 9039 статический коэффициент трения

  • трение

      0> Coullob Coeftiction Коэффициент трения
        0

      1. Thermal Port > Термальная масса

      2. Переменные > Температура

Переменные

Используйте настройки Переменные , чтобы установить приоритет переменных и начальные целевые значения для блока.Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Задания и Начальную Цель для Переменных Блока.

Зависимости

Настройки переменных видны только тогда, когда в настройках Трение значение Параметр термального порта установлен на Модель .

Параметры ускорения и торможения автомобиля

Параметры ускорения и торможения автомобиля предыдущий | Следующий Содержание — Ускорение под действием силы тяжести | Ускорение и торможение автомобиля | Общие уравнения
Ускорение под действием силы тяжести

Объекты, падающие под действием силы тяжести при свободном падении, увеличивают скорость со временем и расстоянием.Точная скорость ускорения немного варьируется в зависимости от того, где именно на земле падает объект. Земля не идеальная сфера, и гравитация немного меняется в зависимости от местоположения. По международному определению 9,80665 метров в секунду в секунду (с 2 ) является константой гравитационного ускорения, 1g = 9,80665 метров в секунду в секунду (м/с 2 ) точно.

Гравитационная постоянная (g)
9,80665 м/с 2
32.17405 фут/с 2
21,93685 миль/ч/сек
35.30394 км/ч
19.06260 узлов/сек

Ускорение по сравнению с ускорением свободного падения g не является силой. Сила есть произведение массы на ускорение. Термин «g» представляет собой фиксированную базовую линию ускорения для целей сравнения.

Рекламные ссылки
Ускорение и торможение автомобиля

Максимальное торможение зависит от веса автомобиля и сцепления шин, ширины и диаметра.Максимальное ускорение автомобиля зависит от шин и мощности. Топовые серийные маслкары могут разгоняться от 0 до 60 миль в час за 5 секунд. Среднее ускорение составляет 60 миль в час за 5 секунд, что равно 12 милям в час в секунду и соответствует +0,55 g.

От 0 до 60 миль/ч за 5 секунд (+0,55g)
Время 0 1 2 3 4 5 секунд
Скорость 0 12 24 36 48 60 миль в час
Расстояние 0 9 35 79 141 220 футов

Системы адаптивного круиз-контроля, автомобильный радар автоматически тормозят при приближении к другим автомобилям.Максимальное торможение варьируется от -3 до -5 м/с2 (от -7 до -11 миль/ч/с) или примерно от -0,3 до -0,5 g. Резкое торможение происходит около -0,55g.

Замедление g
г миль/ч /
сек
Торможение
0,30 6,6 Сейф
0,35 7,7 Сейф
0,47 10,3 Средний водитель Макс
0.62 13,6 Достаточно квалифицированный водитель Макс
0,66 14,3 Опытный водитель Макс
0,70 15,4 Автомобиль Макс
1 21,9
Максимальное торможение для некоторых автомобилей
Год выпуска 1991 — 1995. Торможение до остановки
измерено на сухой ровной поверхности при скорости 60 миль/ч.
Автомобиль г футов/с 2 миль/ч/с
БМВ М3 1.0 32,3 22,0
Тойота Селика ГТ 0,94 30,2 20,6
Линкольн Континенталь 0,92 29,6 20,2
Ниссан Максима 0,85 27,3 18,6
Шевроле Блейзер 0,76 24,5 16,7
Додж Кольт ГЛ 0.72 23,2 15,8
‘ ; } // закончили скрывать —>

g,
фут/с*с,
м/с*с,
миль/ч/с,
км/с,
узлов/с.

Рассчитать / Пересчитать

Многие эксперты по безопасности используют 15 фут/с 2 (0,47g) как максимальное замедление, безопасное для среднего водителя для сохранения контроля, хорошие или отличные шины, сухая поверхность. Достаточно опытный водитель может остановиться на скорости 20 футов/сек 2 (0.62 г). Большинство серийных уличных автомобилей имеют максимальное торможение около 0,8g.

Рекламные ссылки

Скорость и расстояние с учетом ускорения

v = v о + а т
d = v o t + 0,5 а t 2

t = время
v = скорость в момент времени t
v o = скорость при t = 0
a = ускорение (-a для замедления)
d = пройденное расстояние за время t

Полицейский радар.ком
Информационный центр полицейских радаров

Параметры ускорения
Предыдущая | Топ | Следующий

Расчет тормозной системы Speed-Wiz

  1. Дом
  2. Расчеты
  3. Расчеты торможения
  4. Тормоза

Расчет тормозов

Расчет тормозов определяет силы, гидравлические давления и силы торможения колес для вашей настройки тормозов.Работает с одинарным или двойным главные цилиндры. Работает как с вакуумным усилителем тормозов, так и без него.

Введите или рассчитайте передаточное отношение педали тормоза, давление педали тормоза, вакуумный усилитель, диаметр тормозного усилителя, диаметр переднего главного цилиндра, задний диаметр главного цилиндра, пропорция переднего главного цилиндра, задний главный цилиндр пропорция цилиндра, площадь поршня переднего тормозного суппорта, задний тормозной суппорт площадь поршня, коэффициент трения тормозных колодок, радиус переднего тормозного диска, задний радиус тормозного диска, диаметр передней шины и диаметр задней шины.

Рассчитайте давление толкателя тормоза, вакуум усилителя тормозов, усилитель тормозов Давление в главном тормозном цилиндре переднего тормоза Давление в главном цилиндре заднего тормоза давление, площадь переднего главного тормозного цилиндра, площадь заднего главного тормозного цилиндра, Пропорция главного тормозного цилиндра переднего тормоза, главный цилиндр заднего тормоза пропорция, давление в передней тормозной магистрали, давление в задней тормозной магистрали, передний тормоз область поршня суппорта, область поршня заднего тормозного суппорта, область поршня переднего тормозного суппорта прижимное усилие, задний тормозной суппорт прижимное усилие, передний тормозной суппорт сопротивление, сопротивление заднего тормозного суппорта, крутящий момент переднего тормозного диска, задний тормозной диск крутящий момент, переднее тормозное усилие и заднее тормозное усилие на протекторе шины./

Расчет силы торможения

Расчет времени торможения и пути

Расчет переноса тормозного веса

Расчет передаточного отношения педали тормоза

Расчет площади поршня тормозного суппорта

График торможения

Может ли тормозная сила быть отрицательной?

Вопрос задан: г-ном Антонио Картером-старшим
Оценка: 4,6/5 (70 голосов)

Да, верно, что F=m∗a , и в случае торможения (замедления) a отрицательно.

Может ли тормозной путь быть отрицательным?

При расчете тормозного пути предполагается, что конечная скорость будет равна нулю. … Обратите внимание, что расстояние будет положительным до тех пор, пока используется отрицательная скорость ускорения . Ускорение тормозящего автомобиля зависит от сопротивления трения и уклона дороги.

Может ли существовать отрицательная сила?

Отрицательная сила — это сила, действующая на объект против приложенной силы .Приложенная сила здесь положительна и направлена ​​в правильном направлении, тогда как отрицательная сила действует в левом направлении. Примером отрицательной силы является замедление, когда скорость движущегося объекта уменьшается из-за гравитационной силы.

Когда вы нажимаете на тормоз в машине, ваше ускорение положительное или отрицательное?

Знак минус на «а» говорит вам, что ускорение противоположно движению автомобиля (направление +) — трение замедляет движение автомобиля.Относительно высокое значение (около 2/3 ускорения свободного падения) указывает на то, что вы действительно нажали на тормоза.

Какова средняя тормозная сила?

Ответ: Средняя тормозная сила равна 2000 Н . Ответ: Средняя тормозная сила 2000 Н.

Найдено 42 похожих вопроса

Как называется отрицательное ускорение?

Опять же, ускорение имеет то же направление, что и изменение скорости, которое здесь отрицательное.Это ускорение можно назвать замедлением , потому что оно имеет направление, противоположное скорости.

В чем разница между положительным и отрицательным ускорением?

Математически отрицательное ускорение означает, что вы вычтете из текущего значения скорости , а положительное ускорение означает, что вы прибавите к текущему значению скорости. … И если ускорение указывает в направлении, противоположном скорости, объект будет замедляться.

Почему вы двигаетесь назад, когда автомобиль ускоряется?

Ответ: Объяснение: когда транспортное средство ускоряется и внезапно тормозит, мы обладаем тем, что называем инерцией. и когда он внезапно делает разрыв, мы склонны сохранять эту скорость, поэтому мы падаем назад, таким образом, удовлетворяя закону инерции или тому, что также называют первым законом движения Ньютона.

Почему отрицательная сила притягивает?

Почему отрицательный потенциал привлекателен? Сила равна минус производной потенциала , поэтому у вас есть притяжение, когда производная положительна, что означает, что потенциал увеличивается, и у вас есть отталкивание, когда он уменьшается. притяжение — это отрицательная потенциальная энергия, а отталкивание — положительная потенциальная энергия.

Всегда ли чистая сила отрицательна?

Силы могут быть положительными или отрицательными.Собственно, силы, направленные вправо, принято называть положительными силами. О силах, направленных влево, обычно говорят, что они имеют отрицательное направление. … Обратите внимание, что результирующая сила направлена ​​влево; Итак, — это отрицательная сила .

Всегда ли чистая сила равна 0?

Когда объект движется с постоянной скоростью, общая результирующая сила, действующая на объект, всегда равна нулю .Если вы приложили силу, есть другая сила (или множество сил), например, трение, чтобы уравновесить ее.

Тормозной путь увеличивает скорость?

Тормозной путь автомобиля меняется в зависимости от скорости

Существует прямая зависимость от скорости и от того, когда ваша машина фактически остановится после того, как вы нажмете на тормоз. Время, которое требуется автомобилю, чтобы остановиться после нажатия на педаль тормоза, является фактическим тормозным путем и изменяется на при каждом увеличении скорости .

Как рассчитать тормозной путь?

Формула для расчета тормозного пути.

Следующая формула оказалась полезной для расчета тормозного пути: (Скорость ÷ 10) × (Скорость ÷ 10) . Таким образом, при скорости 100 км/ч тормозной путь составляет полные 100 метров.

Есть отрицательное ускорение?

Согласно нашему принципу, когда объект замедляется, ускорение происходит в направлении, противоположном скорости .Таким образом, этот объект имеет отрицательное ускорение. … Когда объект ускоряется, ускорение идет в том же направлении, что и скорость. Таким образом, этот объект также имеет отрицательное ускорение.

Что является примером отрицательного ускорения?

Отрицательное ускорение также называют замедлением. Вот несколько примеров отрицательного ускорения из нашей повседневной жизни: (1) Если мы бросим мяч с некоторой начальной скоростью к небу, то тело поднимется и достигнет определенной высоты, остановится на некоторое время, а затем вернется в исходное положение. Земля.

Когда скорость автомобиля отрицательна, а ускорение отрицательно?

Объект, который движется в отрицательном направлении , имеет отрицательную скорость. Если объект ускоряется, то его вектор ускорения направлен в ту же сторону, что и его движение (в данном случае отрицательное ускорение).

Отрицательное ускорение называется замедлением?

Замедление есть не что иное, как отрицательное ускорение …. Изменение скорости известно как ускорение. Если скорость тела увеличивается, говорят, что ускорение положительно. Точно так же, если скорость уменьшается, говорят, что ускорение отрицательно.

Как узнать, отрицательно ли ускорение?

Обратите внимание, что объект внизу движется в положительном направлении с изменяющейся скоростью. Объект, который движется в положительном направлении, имеет положительную скорость. Если объект замедляется, то его вектор ускорения направлен в сторону, противоположную его движению (в данном случае отрицательное ускорение).

Что такое отрицательный класс ускорения 9?

Ответ: Если скорость тела со временем уменьшается, то его конечная скорость меньше начальной скорости и, следовательно, его ускорение отрицательно. Отрицательное ускорение называется замедлением или замедлением .

Какая сила необходима, чтобы остановить автомобиль?

Статическое трение может создавать силу. Если эта сила противоположна направлению движения, она способна остановить автомобиль.

Какая сила используется, чтобы остановить автомобиль?

Когда к тормозам транспортного средства прикладывается сила, трение между тормозами и колесом совершает работу.Это снижает кинетическую энергию автомобиля, замедляя его и вызывая повышение температуры тормозов.

Как рассчитать силу удара предмета о стену?

Если вы ударитесь о кирпичную стену на определенной скорости, у вас будет кинетическая энергия Ekin=12mv2 , где m — ваша масса, а v — ваша скорость. Стена будет замедлять вас, имея для этого очень мало места (и времени), поэтому сила чрезвычайно высока.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.