Силы действующие на автомобиль в движении: Силы, действующие на автомобиль

  • 14.05.2019

Содержание

Силы, действующие на электромобиль (автомобиль)

Эта статья является первой из серии, посвященным теоретическим расчетам параметров электромобилей. Серия статей найдет свое логическое завершение в калькуляторе электромобиля, подобное уже произошло с калькулятором аккумуляторных батарей. Поскольку большинство приведенных расчетов будут справедливы и для автомобиля, и, в то же время, многие электромобили являются переделками серийных автомобилей, далее будет описана методика, справедливая также и для расчета автомобиля.

Для того, чтобы начать расчеты, надо определиться с основными силами, действующими на электромобиль. В дальнейших расчетах определимся со следующими обозначениями:

  • Fтяги – сила тяги на ведущих колесах
  • Fтр. – сила трения в трансмиссии
  • Fкач. – сила трения качения колес
  • Fпод. – сила сопротивления подъему
  • Fвозд. – сила сопротивления воздуха
  • Fин.
    – сила сопротивления разгону (сила инерции)

Для того, чтобы электромобиль начал движение, сила тяги на ведущих колесах должна превысить сумму остальных сил – сил сопротивления движению.

Так как сила тяги на ведущих колесах может быть выражена через крутящий момент на двигателе, учитывая передаточные числа главной передачи и коробки передач, а также потери мощности в трансмиссии и радиус колес электромобиля. Можно записать следующее выражение:

Fтяги = (ηтр. * Mе * uкп * uгп)/r

Где:

  • Fтяги – сила тяги на ведущих колесах, Н
  • ηтр. – коэффициент потери мощности в трансмиссии электромобиля (в автомобильной трансмиссии для легкового авто ηтр.=0,9-0,92)
  • Mе – эффективный крутящий момент двигателя, Н*м
  • uкп – передаточное число коробки передач
  • uгп – передаточное число главной передачи
  • r – радиус ведущего колеса, м

Для расчета скорости движения электромобиля, в зависимости от частоты вращения вала двигателя, применяется следующая формула:

ν = (2*π*r*n*3,6)/(uкп*uгп)

Где:

  • ν – скорость электромобиля, км/ч
  • 3,6 – коэффициент перевода скорости из м/с в км/ч
  • r – радиус ведущего колеса, м
  • n – частота вращения вала двигателя, Гц
  • uкп – передаточное число коробки передач
  • uгп – передаточное число главной передачи

Для расчета силы сопротивления качению требуется учитывать деформацию шины, деформацию дороги, силу трения шины об дорогу и силу трения в подшипниках колеса.

Так как расчет влияния данных величин является достаточно сложным, на практике пользуются эмпирически полученным коэффициентом трения качения, который, в дальнейшем, участвует в расчете силы сопротивления качению.

Таблица для определения коэффициента трения качения (взята из книги «Я строю автомобиль»)
Дорога Коэффициент трения качения, ƒ
При скорости 50км/ч Среднее значение
С асфальтобетонным или цементнобетонным покрытием в отличном состоянии
0,014
0,014-0,018
С асфальтобетонным или цементнобетонным покрытием в удовлетворительном состоянии 0,018 0,018-0,020
Булыжная мостовая 0,025 0,023-0,030
С гравийным покрытием 0,020 0,020-0,025
Грунтовая: сухая, укатанная 0,025-0,035
Грунтовая после дождя 0,050-0,150
Песок 0,100-0,300
Укатанный снег 0,070-0,100

Приведу формулу для расчета силы сопротивления качению:

Fкач. = ƒ*m*g*cosα

Где:

  • Fкач. – сила сопротивления качению, Н
  • ƒ – коэффициент трения качения
  • m – масса электромобиля, кг
  • g – ускорение свободного падения, м/с2
  • α – угол уклона дороги, °

При движении электромобиля (автомобиля) под уклон, на него действует сила сопротивления подъему:

Fпод. = m*g*sinα

Где:

  • Fпод. – сила сопротивления подъему, Н
  • m – масса электромобиля, кг
  • g – ускорение свободного падения, м/с2
  • α – угол уклона дороги, °

При движении электромобиля (автомобиля) на скоростях, превышающих скорость пешехода, заметное влияние оказывает сила сопротивления воздуха. Для расчета силы сопротивления воздуха используют следующую эмпирическую формулу:

Fвозд.

= Cx*S*ρ*ν2/2

Где:

  • Fвозд. – сила сопротивления воздуха, Н
  • Cx – коэффициент сопротивления воздуха (коэффициент обтекаемости), Н*с2/(м*кг). Cx определяется эксперементально для каждого кузова.
  • ρ – плотность воздуха (1,29кг/м3 при нормальных условиях)
  • S – лобовая площадь электромобиля (автомобиля), м2. S является площадью проекции кузова на плоскость, перпендикулярную продольной оси.
  • ν – скорость электромобиля (автомобиля), км/ч

Для расчета разгонных характеристик электромобиля (автомобиля) следует учитывать силу сопротивления разгону (силу инерции). Причем, нужно учитывать не только инерцию самого электромобиля, но и влияние момента инерции вращающихся масс внутри электромобиля (ротор, коробка передач, кардан, колеса). Далее приведена формула расчета силы сопротивления разгону:

Fин. = m*a*σвр

Где:

  • Fин. – сила сопротивления разгону, Н
  • m – масса электромобиля, кг
  • a – ускорение электромобиля, м/с2
  • σвр – коэффициент учета вращающихся масс

Приблизительно коэффициент учета вращающихся масс σвр можно рассчитать по формуле:

σвр=1,05 + 0,05*u2кп

Где uкп – передаточное число коробки передач

Осталось описать силу сцепления колес с дорогой. Однако, данная сила в дальнейших расчетах малоприменима, поэтому пока оставим ее на-потом.

И вот, мы уже имеем представление об основных силах, действующих на электромобиль (автомобиль). Знание этого теоретического вопроса вскоре сподвигнет нас на изучение следующего вопроса – вопроса расчета характеристик электромобиля, необходимых для обоснованного выбора двигателя, аккумуляторной батареи и контроллера.

1. На рисунке указать силы, действующие на автомобиль, движущийся вверх по склону. 2. Указать

СРОЧНО ПОМАГИТН ПЖ!!!!!!!

срочно помоните!!!!:!:?!?!?!1

ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА, ОЧЕНЬ СРОЧНО! Яку масу m2 має другий вантаж, якщо маса першого становитьвідповідно m1 =10,5кг? Важіль невагомий та перебуває у рі … вновазі.​

срочно помогите !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Расположите методы изучения физики в правильной последовательности: 1. Наблюдение 2. Явление 3. Проблемный вопрос 4. Теория 5. Предположение 6. Экспер … имент

ПОМОГИТЕ ПЛИЗ ПО Основы Технологии Отрасли! 35 БАЛЛОВ!1. Вещество, связывающее и обеспечивающее перевод из металла в шлак вредныхпримесей, называютдол … омит2) флюс3) шамот2. Сплав железа с углеродом, где углерода от 2,14 до 6,67% и постоянными примесями серы,фосфора, кремния и марганца называется1) сталь2) ферромарғанец3) чугун3. Чугун, по сравнению со сталью, обладает более высокими показателями1) пластичности2) вязкости3) твердости4. Вещество, защищающее поверхность сплава от печных газов1) шлак2) флюс3) шамот5. К огнеупорным материалам относятмагнезит2) известняк3) шпат6. К основным огнеупорам относят1) доломит2) шамот3) динас7. Способность огнеупорного материала сохранять свое состояние при резких колебаниях температур называют1) тепловой стойкостью2) огнеупорностьюмеханической прочностью8. Толливом, применяемым в доменной печи, является1) дрова2) уголь3) кокс9. Кокс образуется при температуре1) 600 °C2) 1000’t3) 1600 с10. К железосодержащей части шихты относят1) шпат2) шамот3) флюс11. Шихта для производства чугуна должна обладать свойствами1) пластичность2) прочность3) тугоплавкость12.Не входит в состав шихты доменного производства1) шамот2) кокс3) руда13. Машина, применяемая для мелкого дробления1) щековая дробилка2) шаровая мельница3) конусная дробилка14. Операцию удаления из руды пустой породы называют1) усреднение2)3) окускование15. Процесс превращения мелких железорудных концентратов в кусковые спеканием в результате сжигания топлива в слое спекаемого материала называют1) обогащение2) агломерация3) окатывание16.

Для производства чугуна используют1) доменную печь2) конвертер3)3) электродуговую печь17. Самая большая часть доменной печи1) колошник2) горн3) шахта18. Дно доменной печи называют1) лещадь2) фурма3)3) распар19. К продуктам доменной плавки нельзя отнести1) чугун2) колошниковый газ3) руду20. В доменной печи с железом происходят химические реакцииокисления2) восстановления3) обогащения21. Температура плавильного пространства в электродуговой печи1) 1500’C2) 2000’l3) 3000’с22. Продолжительность плавки стали, в конвертере емкостью 300 тонн составляет1) 45 мин2) 55 мин3) 65 мин23. При разливке сверху сталь из ковша поступает в1) кристаллизатор2) холодильник3) изложницу24. В состав шихты мартеновского скрап — процесса входят1) скрап2) скрап и чугун3) скрап и руда25. К способам обработки металлов давлением не относится1) штамповка2) ковка3) литье

ДАЮ 10 БАЛЛОВ !!! Який струм проходить через нагрівальний елемент електричного кип’ятильника, опір якого 50 Ом, якщо протягом 10 хв у ньому виділилося … 30 кДж теплоти.

ДАЮ 10 БАЛЛОВ !!! Який струм проходить через нагрівальний елемент електричного кип’ятильника, опір якого 50 Ом, якщо протягом 10 хв у ньому виділилося … 30 кДж теплоти.​

из 12 вопрсоов 4 или 5 ошибок это какая оценка пожалуйста срочно нужно​

дано:h=60% N=25Втt=1 годзнайти: А повна=?​

Силы и реакции, действующие на автомобиль при его торможении

Крутящий момент от дифференциала к ведущим колесам передается валами, называемыми полуосями. Помимо крутящего момента полуоси могут быть нагружены изгибающими моментами. На ведущее колесо автомобиля действуют реакция дороги К, от веса, приходящегося на колесо сила тяги А (при торможении тормозная сила) боковая сила Ку, возникающая при повороте и заносе и т. п. Все эти силы могут создавать изгибающие моменты, которые передаются на полуось. В зависимости от характера установки полуосей в картере моста они могут быть полностью или частично разгружены от изгибающих моментов, возникающих под действием перечисленных сил.[c.164]
Силы и реакции, действующие на автомобиль при его торможении  [c.415]

По условию Ок = 0. Работа сил, действующих на автомобиль, слагается из суммы работ —силы веса, нормальной реакции и силы торможения  [c.273]

Решение. Автомобиль рассматриваем как материальную точку, на которую действуют (рис. 222) следующие силы (7—сила тяжести автомобиля, К—нормальная реакция дороги и Р — сопротивление от торможения.  [c.305]

Если отключить двигатель от ведущих колес, то автомобиль будет продолжать движение по инерции (накатом). Под действием сил сопротивления движению скорость автомобиля снижается и, наконец, он останавливается. Однако торможение при этом происходит на большом участке пути. Более эффективным является торможение под действием специально создаваемой внешней силы, называемой тормозной. Тормозная сила возникает между колесом и дорогой в результате того, что тормозной механизм препятствует его вращению. Направление тормозной силы противоположно направлению движения автомобиля. Тормозная сила тем больше, чем сильнее тормозной механизм препятствует вращению колеса. Ее максимальное значение зависит от сцепления колеса с дорогой и вертикальной реакции Z, действующей от дороги на колесо  [c.248]

На рис. 195 показана схема сил, действующих на колесо при торможении. На тормозном барабане возникает момент трения или тормозной момент, противодействующий вращению колеса, а между колесом и дорогой появляется реакция, противодействующая движению автомобиля. Эта реакция и называется тормозной силой.  [c.296]

Наиболее вероятным и опасным (с учетом вероятности торможения) является занос задней оси. Из рассмотрения схемы сил, действующих на автомобиль при повороте, можно установить, что занос передней оси исключен, поскольку в этом случае увеличивается радиус поворота, что приводит к уменьшению поперечной силы Ру и касательной реакции Рь При снижении силы Р1 до значения, определяемого условием (82), занос прекращается. При заносе задней оси радиус поворота, наоборот, уменьшается, сила Ру резко возрастает, что вызывает еще больший поворот автомобиля, так как сила Р2, согласно уравнению (79), растет и ее значение больше предельно реализуемого.  [c.233]

По условию tv = 0. Работа сил, действующих на автомобиль, слагается из работ силы тялнормальной реакции и силы торможения  [c.215]

Необходимость изменения соотношения тормозных сил определяется изменением нормальных (вертикальных) реакций на колесах отдельных осей, так как по мере увеличения интенсивности торможения за счет действия горизонтальных сил инерции эти реакции возрастают на передней оси (2,) и уменьшаются на задней (/г). Так, для двухосных автомобилей (рис. 1.1, а)  [c.22]


При торможении автомобиля сила инерции Р , действуя на плече Лц (см. рис. 72), вызывает перераспределение нормальных нагрузок между передними и задними колесами нагрузка на передние колеса увеличивается, а на задние, наоборот, уменьшается. Поэтому значения нормальных реакций Zl и действующих соответственно на передние и задние колеса автомобиля во время торможения, значительно отличаются от значений нагрузок которые они  [c.169]

Так как распределение общей тормозной силы между Колесами не соответствует изменяющимся во время торможения нормальным реакциям на них, то действительный минимальный тормозной путь оказывается на 20—40% больше теоретического. С целью приближения результатов расчета к экспериментальным данным в формулы вводят коэффициент Кд, который учитывает степень использования полной теоретически возможной эффективности действия тормозной системы. Величина коэффициента эффективности торможения в среднем равна 1,2 для легковых автомобилей и  [c.170]

Схема сил, действующих на поворотный кулак и балку управляемого неведущего моста в случае торможения автомобиля, представлена на рис. ХП.4. Высокие нагрузки на балку переднего управляемого моста и поворотный кулак будут иметь место при торможении и боковом заносе автомобиля. В первом случае на колесо действуют вертикальная реакция со стороны дороги и касательная тормозная сила = 2 9, ах. направленная против движения.  [c.297]

Одновременно с осознанием опасности возбуждается эмоциональная сфера человека водитель может испытывать замешательство, растерянность, испуг, удивление. Но осознание опасности и психическая реакция на нее вызывают, как правило, следующее действие водитель нажимает на тормозную педаль совсем не так, как делает это при служебном торможении, а изо всей силы. Так как тормозные механизмы у современных автомобилей весьма мощные, то не только на мокрых и скользких, но и на сухих дорогах колеса блокируются и автомобиль, обладающий значительным запасом кинетической энергии, под влиянием сил инерции продолжает скольжение юзом. Когда препятствие неумолимо приближается к заторможенному таким образом автомобилю, водителю хочется еще сильнее нажать на педаль, хотя она и так уже выжата до отказа. Дальнейшее нажатие на педаль при заблокированных колесах не повышает эффективности торможения, а только еще более закрепляет блокировку колес.[c.188]

Во время выполнения динамических измерений при испытаниях автомобилей было получено максимальное ускорение в вертикальном направлении, равное 3g. В горизонтальной плоскости поперечные силы, возникающие при движении на повороте, и продольные тормозные силы ограничены сцеплением шины с дорогой, поэтому предельное значение замедления, равное Ig, приемлемо. Гарретт предложил, для нахождения соответствующих максимальных нагрузок умножать величину ускорения (или замедления) на коэффициент запаса, равный 1,5. Таким образом, максимальные вертикальные (удар о препятствие) ускорения составляют 4,5g, продольные (торможение и ускорение) — 1,5 , ускорения при движении на левом или правом повороте достигают l,5g. Случай удара о препятствие рассмотрен на рис. 1.10. Когда автомобиль расторможен, направление равнодействующей силы может проходить только через ось вращения колеса. Если вертикальная статическая реакция, действующая на колесо, равна R, то динамическая реакция будет равна 4,5/ . Равнодействующая сила пройдет через точку контакта колеса с препятствием и через ось колеса и составит Р = = 4,5/ / os0. Горизонтальная составляющая равнодействующей силы будет равна произведению 4,5/ sin0/ os 0 = 4,5/ tg 0. Если препятствие преодолевается так быстро, что кузов автомобиля успевает лишь незначительно приподняться, то эффективная высота препятствия будет равна разности Н — (D—S), где S — статический прогиб (под действием веса автомобиля) подвески D — полная деформация подвески. Высоту препятствия Н обычно принимают равной 150 мм (допустимая деформация шины).  [c.28]

Крутящий момент от диф4)еренциала к ведущим колесам передается валами, называемыми полуосями. Помимо крутящего момента, полуоси могут быть нагружены изгибающими моментами. На ведущее колесо автомобиля действуют реакция дороги R от веса G, приходящегося на колесо (рис. 118, а) сила тяги Р,. (при торможении тормозная сила) боковая сила S, возникающая при повороте и заносе и т. п. Все эти силы могут создавать изгибающие моменты, которые передаются на полуось. В зависимости от характера установки полуосей в картере моста они могут быть полностью или частично разгружены от изгибающих моментов, возникающих под действием перечисленных сил. Если полуось непосредственно опирается на подшипник, установленный в балке заднего моста, то она воспринимает изгибающие моменты от всех перечисленных сил и, кроме того, передает крутящий момент на ведущее колесо. Полуоси такого типа называются полуразгруженными. Полуразгруженные полуоси применены в задних мостах всех легковых автомобилей и грузовых автомобилей малой грузоподъемности (УАЗ-452 и др.).  [c.182]


Для получения максимального значения Рmax тор следует ДСЛЯТЬ все колеса тормозящимг ся, т. е. использовать вертикальные реакции, действующие на все колеса автомобиля. Вертикальные реакции на передних и задних колесах автомобиля меняются вследствие изменения нагрузки, особенно у грузовых автомобилей, седельных тягачей и автобусов. Кроме того, при торможении по мере увеличения замедления вертикальные реакции на передних колесах возрастают, а на задних колесах уменьшаются. Для повышения эффективности торможения тормозные силы должны меняться соответственно изменениям вертикальных реакций на передних и задних колесах.  [c.248]

Независимо от того, стойт ли автомобиль на месте или движется,. на него всегда действуют определенные силы. Если он неподвижен и установлен на горизонтальной площадке, на него действует только сила тяжести (вес автомобиля), направленная вертикально вниз, и силы противодействия дороги давлению колес (реакция дороги), направленные в противоположную сторону. На автомобиле, стоящем на наклонной плоскости, сила тяжести раскладывается на две составляющие, одна из которых прижимает автомобиль к дороге, а другая стремится его опрокинуть в поперечной или продольной плоскости — в зависимости от направления уклона дороги. При. этом опрокидывающий момент будет тем больше, чем больше угол наклона автомобиля и выше его центр тяжести. На автомобиль, находящийся в движении (рис. 96), кроме силы тяжести, действуют тяговая сила, сила сопротивления качению, сила сопротивления воздуха, сила сопротивления подъему (при движении в гору), сила сопротивления боковому скольжению. При повороте автомобиля на него действуют центробежная сила, а при разгоне (торможении) — сила инерции.  [c.163]


силы действующие на частицу отсадочной машине

  • силы, действующие на щековая дробилка

    Силы действующие на щековой дробилке. Интенсивность процесса дробления материала в щековой дробилке . действующие на . силы fp . Чат с поддержкой . Щековая дробилка fritsch pulverisette 1, модель 1 .get price

  • Доступные Learnerships в горнодобывающей дробилка Китай

    силы действующие на частицу в отсадочной машине; каменные мельницы в Колумбии; дробилка для подоконника в россии; дробление мочевого камня в

  • Отсадочные машины. Конструкция. Назначение Техническая

    На базе серийно выпускаемой заводом «Труд» отсадочной машины МОД-4 разработана отсадочная машина МОД-2П, отличающаяся количеством камер и наличием оригинального разгрузочного устройства

  • сделано в китае щековая дробилка

    силы действующие на частицу в отсадочной машине продажа дробилки в алмате цены Компания SKD Горно-шахтное оборудование на прокат в Кении дробилка Китай

  • Силы, действующие на автомобиль.
    Основы безопасности

    Силы, действующие на автомобиль Автомобиль перемещается с определенной скоростью в результате действия на него движущих сил и сил, оказывающих сопротивление движению (рис. 1).

  • Силы, действующие на автомобиль при прямолинейном

    Силы, действующие на автомобиль при прямолинейном движении, представлены на рис. 2.5. Примем следующие условия: 1. Два одноименных колеса

  • Силы, действующие на машину при торможении. Уравнение

    Силы, действующие на автомобиль при торможении. Рис. 1. Численно сила инерции равна произведению массы на величину замедления и равна сумме всех сил сопротивления движению.

  • Относительный покой жидкости Лекции-Основы гидравлики

    При вращении на каждую частицу жидкости единичной массы, расположенную на радиусе r, также действуют две силы: сила тяжести g и сила инерции, вызванная центробежным ускорением, а =

  • Гравитационное обогащение

    2.2.6 Обогащение на винтовых сепараторах: а) принципиальное устройство винтовых сепараторов. Силы, действующие на частицу при ее движении по сепаратору.

  • Статическое и динамическое действия нагрузки

    Силовые нагрузки, действующие на конструкции, можно разделить на три группы 1) объемные или массовые силы 2) поверхностные силы 3) сосредоточенные силы.

  • Типовые экзаменационные вопросы вступительных экзаменов

    Силы, действующие на частицу в процессе осаждения. Теплообмен при охлаждении пищевых продуктов. Влияние низких температур на микроорганизмы.

  • Практическое занятие № 3 — Студопедия

    Силы, действующие на частицу на качающем сите. На частицу, находящуюся на поверхности сита (рис. 2.), действуют следующие силы: В этой машине, вначале в

  • Сила действия струи на стенку Справочник химика 21

    При этом сила n действия струи на стенку направлена перпендикулярно стенке. Выделим сечениями 1—1, 2—2 и 3—3 участок потока. Так как силы Ру, Р2 и Рз давления, действующие в сечениях 1—1, 2—2 и

  • Обогащение хромитов на нескольких гравитационного

    Обогащение хромитов на нескольких гравитационного . Обогащение хромитов на нескольких Обогащение хромитов на нескольких гравитационного сепаратора дробилка Китай грохот гис, гранитная дробилка, гравитационное

  • Гравитационное обогащение — Студопедия

    Силы, действующие на частицу при ее движении по сепаратору. Средняя скорость движения всего потока пульпы вдоль желоба, средняя продольная скорость элемента потока на

  • Отсадка. Общие принципы

    Распределение зёрен по площади в отсадной машине обусловлено в основном действием гравитационной силы. Наличие случайных факторов в формировании сил, действующих на отдельную частицу

  • Основы механики жидкостей и газов

    Силы, действующие на поршни, пропорциональны площадям этих поршней. получаемый в данной машине. На каждую частицу жидкости, находящейся в

  • Тестовые вопросы для экзамена по дисциплине «Переработка

    12.Изменяя какой параметр можно управлять разделением в отсадочной машине. a) скорость прохождения частиц через постель. b) подача подрешетной воды.

  • Тестовые вопросы для экзамена по дисциплине «Переработка

    7 . Отсадочной постелью называется масса материала, которая находится на. f) нижнем отделении отсадочной постели. g) решете в рабочем отделении отсадочной машины

  • Олимпиада школьников НАСЛЕДНИКИ ЛЕВШИ по физике

    При движении в скрещенных полях силы, действующие на частицу вдоль оси Оz, скомпенсированы: mg qvB x, откуда x mg v qB . Составляющую скорости vy найдем из условия 2 2 2 2 v v v vx y z o . Откуда следует 2 2 y

  • Сборник задач Физика 9-11 класс Степанова

    Изобразите силы, действующие на тело, движущееся но наклонной плоскости, в случаях, приведенных на рисунке 28. {П. Тело ДLшжeгея в жидеосги. Изобразите силы, действующие на него в случаях

  • Олимпиада школьников НАСЛЕДНИКИ ЛЕВШИ по физике

    При движении в скрещенных полях силы, действующие на частицу вдоль оси Оz, скомпенсированы: mg qvB x, откуда x mg v qB . Составляющую скорости vy найдем из условия 2 2 2 2 v v v vx y z o . Откуда следует 2 2 y

  • Сила действия струи на стенку Справочник химика 21

    При этом сила n действия струи на стенку направлена перпендикулярно стенке. Выделим сечениями 1—1, 2—2 и 3—3 участок потока. Так как силы Ру, Р2 и Рз давления, действующие в сечениях 1—1, 2—2 и

  • Практическое занятие № 3 — Студопедия

    Силы, действующие на частицу на качающем сите. На частицу, находящуюся на поверхности сита (рис. 2.), действуют следующие силы: В этой машине, вначале в

  • Персональный сайт Основы ОПИ

    Силы, действующие на частицу в воде. Свободное и стеснённое падение тел в воде. Силы, действующие на частицу при окусковании. 23. область применения беспоршневой отсадочной машины. 44.

  • Сравнительная характеристика роторных смесительных

    Силы действующие на частицу компонента в смесителях. 337. 2. Достаточно высокую технологическую сложность получения управляемой микродозы заданного или

  • Пневматические сепараторы

    В вертикальном восходящем потоке воздуха силы тяжести и силы сопротивления, действующие на частицу, всегда направлены в противоположные стороны, в связи с

  • Студопедия — ГРАВИТАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ

    Время t пребывания материала в отсадочной машине (время отсадки, обычно составляющее на практике 50-180 с) связано с содержанием рассматриваемых частиц в материале питания F и и в выделившемся

  • Тестовые вопросы для экзамена по дисциплине «Переработка

    12. (на рисунке изображены силы, действующие на один

  • 2 Гидростатика » СтудИзба

    На рисунке 2.8, а изображено тело произвольной формы, погруженное в жидкость. Рассмотрим силы, действующие на это тело в вертикальном направлении.

  • Диссертация на тему «Исследование режимов и

    Янушаускас, Ромуальдас-Юозас Винцович. Исследование режимов и усовершенствование

  • Центробежное осаждение

    Силы, действующие на частицу, осаждающуюся в гравитационном поле. Скорость осаждения твердых частиц под действием силы тяжести в зависимости

  • Результирующая сила — урок. Физика, 7 класс.

    Если на тело одновременно действует несколько сил, тогда состояние тела или его движение определяет результирующая сила — сумма всех сил.

    Если силы действуют в одном направлении, результирующая сила равна сумме сил.

    F1→F2→ 

     

    Fрез=F1+F2

    Сила тяги обеих лошадей суммируется

     

    Обрати внимание!

    Если силы действуют в противоположных направлениях, результирующая сила равна разности сил — от большей силы отнимают меньшую, результирующая сила действует в направлении большей силы.

    Например, при движении автомобиля на него действуют две силы: сила тяги \(Fт\), создаваемая двигателем и направленная в сторону движения, и сила трения \(Fтр\) с поверхностью дороги, которая направлена в противоположном направлении (силу сопротивления воздуха не учитываем).   

     

    Fрез=Fт−Fтр

     

     Fтр→ Fт→

     

    Fрез=Fтр−Fт

     

    В этом случае движение автомобиля будет замедленным, так как сила трения больше, чем сила тяги.  

     

     

     

     

     

    Если сила тяги одинакова с силой трения, тогда автомобиль двигается с постоянной скоростью.

    Эти силы компенсируют друг друга. Сумма всех сил равна нулю, и автомобиль двигается без ускорения.

     

    Fрез=0

    1-й закон Ньютона:

    Если на тело не действуют силы или они уравновешены, тогда тело остаётся неподвижным или двигается равномерно и прямолинейно.

    Когда автомобиль стоит на дороге, он находится в статическом равновесии. На него действуют две силы — сила притяжения (гравитации) и сила упругоcти опоры (дороги), которые компенсируют друг друга, их сумма равна нулю.


    Каждое тело стремится оказывать сопротивление изменению скорости, оказывая сопротивление силе, вызывающей ускорение.

    Стремление тела сопротивляться изменению скорости называют инерцией, или инертностью. Масса является мерой инертности (чем больше масса, тем больше инертность тела). 

     

    Обрати внимание!

    Из-за инерции тормозной путь у автобуса длиннее, чем у легкового автомобиля!

    Краткие сведения по механике и теории автомобиля

    Материал нашел и подготовил к публикации Григорий Лучанский

    Источник: Xрисанф Васильевич Власов, Иван Егорович Евтюхин, Юрий Федорович Серебряков. Вождение автомобиля в сложных условиях. (Издание второе, дополненное). Военное издательство Министерства обороны СССР, Москва, 1964 г.

    Краткие сведения по механике и теории автомобиля 

    1. Понятия из механики, связанные с работой автомобиля 

    Сила 

    Изменение движения или состояния покоя какого-либо тела вызывается действием силы. Следовательно, всякое движение или торможение движения является результатом действия сил. Говоря о силе, мысленно представляют ее напряжением своих мускулов. Так, при проворачивании коленчатого вала двигателя пусковой рукояткой, при повороте рулевого колеса для изменения направления движения автомобиля, при нажатии на тормозную педаль для остановки автомобиля тормозами, при работах по ремонту и обслуживанию автомобиля и в других случаях водитель прилагает силу.

    Поршень перемещается вниз под действием силы – резко возрастающего давления газов, образующихся от сгорания рабочей смеси. Он передает эту силу через шатун на кривошип коленчатого вала, приводя его во вращение (рис. 1). Всякая сила имеет определенное направление и величину. Она измеряется в килограммах (кг).


    Рис. I. Схема действия сил на поршень, движущийся вниз под давлением воспламенившейся рабочей смеси

     

    Работа 

    При сообщении телу движения сила совершает работу. За единицу работы принимается такая работа, которая совершается силой в 1 кг на пути в 1 м. В частном случае сила давления газов в цилиндре, действуя на днище поршня, перемещает его на определенный путь. Этот путь равен ходу поршня от верхней мертвой точки (ВМТ) до нижней мертвой точки (НМТ). Работа в этом случае равна произведению силы давления газов (в кг) на путь перемещения поршня (в м) и измеряется в килограммометрах (кгм).

     

    Момент силы 

    Момент силы создается силой, действующей на тело вне точки его опоры. Расстояние от точки опоры до точки приложения силы называется плечом этой силы.

    Момент силы имеет место в каждой паре шестерен, червячной передаче, при торможении автомобиля и в других случаях. Так, например, от приложения к педали ножного тормоза усилия, равного 16 кг, давление в системе привода увеличится во столько раз, во сколько плечо Б меньше плеча А (рис. 2). Если плечо Б, например, в 7 раз меньше плеча А, то шток будет передавать на поршень усилие, равное 112 кг (16×7= 112)


    Для увеличения момента силы с помощью шестеренчатой передачи усилие с шестерни меньшего диаметра передается на зубья шестерни большего диаметра. На этом основан принцип понижающих передач: повышение тягового усилия на колесах автомобиля за счет уменьшения скорости вращения колес при неизменных числах оборотов и нагрузке двигателя.

    Применяя вагу (жердь или бревно) для вывешивания колеса застрявшего автомобиля (рис. 3), промежуточную опору О устанавливают как можно ближе к тому концу ваги, где нужно получить наибольшее усилие (точка Б). Эта сила во столько раз больше силы, приложенной водителем на противоположном конце ваги (точка А), во сколько раз отрезок ОБ меньше отрезка ОА. Например, в точке А водитель приложил силу, равную 50 кг, плечо ОА равно 2 м, а плечо ОБ равно 0,2 м. Тогда исходя из равенства моментов 2•50 = 0,2•x; усилие, возникающее на конце ваги (в точке Б), т. е. под ступицей колеса, будет равно



    Законы механики говорят о том, что во сколько раз больше получается выигрыш в силе, во столько же раз будет и проигрыш в пути. Это наглядно видно из рассмотренного примера. Путь движения точки А больше пути перемещения точки Б во столько раз, во сколько подъемная сила в точке Б больше усилия, приложенного водителем в точке А.

     

    Пара сил 

    Если к незакрепленному телу приложить какую-то силу, то это тело будет перемещаться. Направление этого перемещения зависит от места приложения силы, ее направления и величины. В том случае, если сила приложена в одной из точек вертикальной оси центра тяжести тела, тело будет перемещаться прямолинейно, а если же в стороне от этой оси, – оно будет перемещаться под углом к направлению действия силы или вращаться. Под центром тяжести всякого тела понимают воображаемую точку, в которой сосредоточена вся его масса, или, иначе говоря, вес тела.


     


    Вращение тела возможно под действием пары сил, направленных противоположно и на определенном расстоянии (плече) одна от другой. Внешне часто наблюдается только одна сила в этой паре. Например, применительно к шатунно-кривошипному механизму пара сил вращает коленчатый вал (рис. 4). Давление газов на днище поршня передается коленчатому валу через шатун и на шатунной шейке кривошипа создает одну из пары сил. Другая сила – сила сопротивления подшипников и всей силовой передачи удерживает коленчатый вал от вращения.

    В зависимости от изменения силы и плеча момент пары сил, приложенных к кривошипу, как это видно из рис. 4, б и в, постоянно меняется. Из рис. 4, а видно, что плечо пары сил равно нулю, а поршень находится в нижнем крайнем положении, т. е. в мертвой точке. Лишь вращающийся по инерции маховик выводит коленчатый вал из этого положения.

     

    Крутящий момент и мощность 

    Момент пары сил, передаваемый двигателем автомобиля через маховик на силовую передачу, называется крутящим моментом двигателя (Мкр). Крутящий момент, как и работа, выражается в килограммометрах (кгм). Схематически крутящий момент двигателя представлен на рис. 5. Если, например, на ободе маховика радиусом 0,25 м приложить силу, равную 80 кг, то крутящий момент будет равен 20 кгм. Для двигателя он определяется наибольшим при конкретном числе оборотов коленчатого вала. Чем больше мощность двигателя и меньше обороты коленчатого вала, тем больше крутящий момент. 

    Под мощностью двигателя понимают работу, выполненную в единицу времени (в секунду).

    Мощность двигателя выражается в лошадиных силах (л. с.). Если груз весом 75 кг поднят на высоту 1 м и эта работа выполнена за 1 сек, то, значит, развита мощность, условно равная 1 л. с. Когда говорят об определенной величине мощности двигателя, то указывают, при каких оборотах коленчатого вала двигателя она получена. А это обозначает именно те исходные данные, которые необходимы для определения мощности двигателя на определенном режиме его работы. Мощность двигателя определяется по формуле


    где Ne – мощность двигателя, л. с;

    Мкр – крутящий момент, кгм;

    n – число оборотов коленчатого вала, об/мин;

    716,2 – коэффициент, полученный в результате вывода этой формулы.

    Так, для автомобиля ЗИЛ-157 мощность двигателя при максимальном крутящем моменте 34 кгм и числе оборотов 1400 в минуту составляет


    а максимальная мощность двигателя автомобиля ЗИЛ-157 при 2800 об/мин достигает 109 л. с. Из примера видно, что максимальные крутящий момент и мощность двигателя получаются при разных оборотах коленчатого вала.

    Следовательно, чем больше крутящий момент двигателя, тем большую работу он может совершить за один оборот коленчатого вала.

    Одну и ту же мощность двигателя можно получить при большом крутящем моменте и малых оборотах, а также при малом моменте и больших оборотах коленчатого вала. Для автомобильных двигателей характерны малый момент и большие обороты коленчатого вала.

     

    Сила инерции и закон инерции 

    Известно, что всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока какая-либо сила не выведет его из этого состояния. Это положение носит название закона движения или закона инерции.

    Силы, сопротивляющиеся выводу тела из состояния покоя или изменению направления движения, называются силами инерции. Силы инерции автомобиля используют в целях экономии горючего при движении накатом. В данном случае равнодействующая сил инерции, действуя в центре тяжести и преодолевая силы сопротивления движению, двигает автомобиль вперед при свободно вращающихся колесах. Это происходит до тех пор, пока равнодействующие сил инерции и сил сопротивления движению не уравновесятся. Силы инерции познает пассажир при резких действиях неопытного водителя в начале движения автомобиля, на крутых поворотах и при остановке. Если, например, в кузове автомобиля на поперечных сиденьях сидят пассажиры, то при резком трогании с места все они, подчиняясь законам инерции, резко откинутся назад. Обратное явление наблюдается при резком торможении автомобиля: пассажиры резко наклоняются в направлении движения автомобиля.

    При резком повороте автомобиля происходит отклонение пассажиров: при левом повороте – вправо, при правом – влево.

    Всякое изменение движения и состояния покоя автомобиля сопровождается перераспределением полного веса автомобиля по осям и колесам (рис. 6). Это приводит к деформациям подвески и шин, вызывая крен подрессоренной части автомобиля.

     

     

    Устойчивость 

    Под устойчивостью обычно понимают способность предмета сопротивляться опрокидывающим силам.

    Устойчивость автомобиля зависит от его конструкции, а также от умения водителя правильно управлять машиной в движении, особенно на поворотах и при торможении.

    Устойчивость автомобиля может быть продольная, поперечная и боковая. Она зависит от веса автомобиля (с грузом или без груза), высоты его центра тяжести, размещения, удельного веса и высоты укладки груза в кузове (табл. 1), от ширины колеи и базы автомобиля, скорости движения, радиуса поворота, а также от состояния дороги, по которой автомобиль движется.


     

    При прямолинейном движении автомобиля обеспечивается поперечная и продольная устойчивость, если линия действия силы тяжести (Силой тяжести автомобиля называется вес автомобиля в килограммах, сосредоточенный в его центре тяжести) не выходит за пределы периметра точек опоры автомобиля (рис. 7, а и в).

    Если линия действия силы тяжести автомобиля пересекается с поверхностью дороги (местности) за пределами площади, ограниченной точками опор колес, как показано на рис. 7,б и г, то автомобиль теряет устойчивость. В первом случае автомобиль опрокидывается вокруг задней оси (потеря продольной устойчивости), а во втором – через колеса левой стороны (потеря поперечной устойчивости). Из-за высоко расположенного центра тяжести продольная и поперечная Устойчивость некоторых автомобилей недостаточна. Были случаи опрокидывания автомобилей не только при движении на поворотах, спусках, подъемах и косогорах, но и на ровных прямых участках дорог. Как правило, это происходило при резком торможении автомобиля в движении с высокими скоростями. Конечно, эти случаи характерны для малоопытных или недисциплинированных водителей.

    В ряде случаев наблюдается занос задней части автомобиля вправо или влево от оси движения автомобиля. Чаще это бывает на скользких дорогах при движении с повышенной скоростью и резком торможении. При этом наблюдается потеря автомобилем так называемой боковой устойчивости (рис. 8). Восстановить боковую устойчивость можно поворотом управляемых колес в сторону заноса задних колес. Если водитель не сделает этого или надернет рулевое колесо в сторону, противоположную засосу, то на скользкой дороге автомобиль может начать вращаться вокруг вертикальной оси. Такая обстановка часто приводит к аварии вследствие удара колес о препятствие и опрокидывания автомобиля.


     

    Центробежная и центростремительная силы 

    Известно, что всякое действие силы вызывает равное, но противоположно направленное противодействие. Равны и противоположно направлены центробежная и центростремительная силы. Центробежная сила стремится отбросить тело от центра вращения по радиальному направлению, а центростремительная сила удерживает тело на окружности вращения. Действие этих сил проявляется в случае вращения привязанного на нитке небольшого грузика (рис. 9).

     



    Вращение тела и натяжение нитки (рис. 9, а) свидетельствуют о равенстве противодействующих сил и достаточной прочности связующего звена. С увеличением скорости вращения эти противоположно направленные силы возрастают настолько, что могут разорвать нитку в наиболее слабом месте. Тело покинет окружность вращения (рис. 9, б) и будет продолжать движение по касательной к окружности вращения от точки, в которой оно находилось в момент обрыва нитки.

    Под действием центробежной силы движется макет автомобиля под уклон с последующим выходом на путь по вертикальной петле.

    Если макет развивает скорость, при которой центробежная сила превышает силу тяжести (действие других сил не рассматривается), он способен двигаться в непривычном для нас положении, как показано на рис. 10.

    В результате действия центробежной силы при резком повороте на большой скорости автомобиль может опрокинуться. Действие центробежной силы при движении автомобиля на повороте проявляется в трех случаях (рис. 11): при отсутствии опорной реакции на ближних к центру поворота колесах, при заносе задних колес, а также при буксовании ближних к центру поворота ведущих колес, т. е. при вращении колес ведущих мостов с разной скоростью.

     


    Для предотвращения вредного действия центробежных сил и увеличения средней скорости движения на крутых поворотах автомобильных магистралей делают поперечный уклон проезжей части к центру поворота.

    При этом автомобиль занимает примерно такое же положение на повороте, как мотоцикл или велосипед. Этот наклон должен быть тем больше, чем больше скорость движения и чем меньше радиус поворота. Равнодействующая сил, действующих на велосипед или мотоцикл, должна быть направлена в точки опоры колес, иначе движение на них при крутом повороте и с большой скоростью без падения невозможно (рис. 12).



    Автомобиль имеет два ряда колес, поэтому его наклон на повороте возможен за счет деформации подвески и главным образом за счет бокового уклона проезжей части дороги. Если такого уклона нет, то движение на повороте совершают с особой осторожностью на сниженных скоростях. Чем меньше радиус поворота, тем меньше допустимая скорость движения.

     

    2. Понятия из теории автомобиля 

    Распределение силы тяжести 

     Сила тяжести автомобиля распределяется по осям и колесам. Обычно в технической характеристике каждого автомобиля указывается распределение веса по осям при расположении его на горизонтальной площадке. Известно, что чем ближе центр тяжести к той или иной оси, тем большая часть веса автомобиля приходится на эту ось, и наоборот (рис. 13).


    Зная распределение веса по осям, можно определить положение центра тяжести автомобиля. Например, автомобиль ГАЗ-69 без нагрузки весит 1525 кг: на переднюю ось приходится 860 кг, а на заднюю – 665 кг. База автомобиля – 2300 мм. Тогда расстояние (l) от передней оси до вертикальной линии, проходящей через центр тяжести автомобиля, будет равно весу, приходящемуся на заднюю ось, поделенному на общий вес автомобиля и умноженному на расстояние между точками опор передней и задней осей, т. е.

    Равномерность распределения нагрузки по колесам будет зависеть от разности в размерах шин, давления воздуха в них и степени износа протектора. Чем больше размер и давление в одной из шин спаренных колес, тем большая часть нагрузки приходится на нее.

    Если кузов автомобиля нагружен, то распределение нагрузки по осям и колесам зависит от равномерности укладки груза по платформе кузова.

     

    Сцепной вес, сила сцепления колес с грунтом и реакция грунта.

    Причины буксования 

    Под сцепным весом автомобиля понимают ту часть его веса, которая приходится на ведущие колеса. Если, например, автомобиль имеет все ведущие колеса, то сцепным весом будет полный вес автомобиля (рис. 14).


    Сцепным весом в значительной мере определяется проходимость автомобиля. Известно, например, что у автомобиля ГАЗ-51 без груза передние колеса нагружены почти так же, как и задние. При этом сцепной вес у каждого из четырех ведущих колес в два раза меньше, чем вес, приходящийся на каждое ведомое переднее колесо. Поэтому из-за слабого сцепления ведущих колес с грунтом на скользких дорогах даже при небольшом подъеме автомобиль ГАЗ-51 без груза начинает буксовать.

    Силой сцепления колес с грунтом (дорожным покрытием) называют возникающее между ними трение, которое зависит от величины нагрузки на ведущие колеса, от твердости и влажности дорожного полотна, состояния шин и давления воздуха в них, а также от формы рисунка протектора. На скользкой дороге и особенно при гладкой («лысой») беговой поверхности шин с высоким давлением воздуха трение (т. е. сцепление) колес с поверхностью дороги резко снижается.

    Когда крутящий момент двигателя передается на ведущие колеса автомобиля в виде силы тяги, стремящейся оттолкнуться от опоры, автомобиль движется. Однако это движение возможно при условии, если между колесом и дорогой достаточное трение (сила сцепления). Если же сила тяги на колесах будет превышать силу сцепления колес с дорогой, ведущие колеса будут буксовать.

    Силу тяги (Рк) на ведущих колесах можно легко вычислить, если разделить величину крутящего момента (Мкр) в килограммометрах на радиус (rк) колеса в метрах. Например, для автомобиля ГАЗ-69 при движении на третьей передаче Мкр = 67 кгм, rк = 0,37 м. Тогда сила тяги


    Отсюда видно, что чем больше радиус ведущего колеса, тем меньше сила тяги на этом колесе.

    Крутящий момент на колесах будет тем больше, чем ниже передача, включенная в коробке передач. Следовательно, при трогании автомобиля с места для движения по дорогам, требующим большой тяги на колесах (подъем, пересеченная и труднопроходимая местность), или при наличии прицепа на крюке автомобиля надо включить низшую передачу коробки передач и понижающую передачу раздаточной коробки.

    Большое значение для проходимости автомобиля имеет удельная нагрузка от колес на грунт. Удельная нагрузка определяется полным весом автомобиля в килограммах (кг), приходящимся на площадь опоры шины в квадратных сантиметрах (см2), как указано в табл. 2.


    Реакция грунта по величине всегда соответствует удельной нагрузке колеса на грунт. В ряде случаев это равенство наступает после некоторого погружения колес в грунт (снег, песок, пашня, размокший грунт).

    Сила трения (сцепления) между колесами и дорогой может быть повышена вследствие увеличения сцепного веса или удельного давления колес на дорогу, что достигается уменьшением опорной поверхности ведущих колес. Для этого на твердых (но скользких) грунтах применяют шины с глубоким и определенно направленным рисунком протектора. В пути надевают цепи противоскольжения, а если автомобиль не нагружен или нагружен незначительно, снимают по одному колесу с каждой стороны двухскатных колес ведущего моста (рис. 15).

    На слабых грунтах (болото, глубокий снег, сухой песок, размокший грунт) для повышения проходимости автомобиля снижают удельное давление колес на грунт, увеличивая их опорную поверхность. С этой целью применяют арочные шины, снижают давление воздуха в шинах, устанавливают дополнительные колеса. Введение на автомобилях эластичных шин с централизованной регулировкой давления воздуха облегчает преодоление таких грунтов.


     

    Силы, действующие на автомобиль

     

    Во время трогания с места, при движении по прямой, на закруглениях, спусках и подъемах, а также при торможении и остановке на автомобиль действуют определенные силы, имеющие величину, направление и место приложения.

    Сила сопротивления качению определяется усилием, которое необходимо приложить к автомобилю для его свободного качения. Практически эта сила может быть определена динамометром, укрепленным в сцепном звене буксируемого и буксирующего автомобилей.

    Сила сопротивления качению автомобиля во многом зависит от вида и состояния дороги и ее деформации, от скорости движения, конструкции и состояния шин и их деформации, от правильности установки сходимости передних колёс, a также от трения в подшипниках ходовой части и рессорах.

    Действие сил деформации шин и грунта, а также трения между ними в различных дорожных условиях учитывают коэффициентом сопротивления качению. Этот коэффициент определяется опытным путем, а его значения для разных дорог различны: больше, например, на сыпучих песках и меньше – на асфальте (табл. 3). 


    Для шин с грунтозацепами (развитым рисунком протектора) коэффициент сопротивления качению на 20 – 30% выше, так как на деформацию этих шин требуются большие затраты мощности.

    Сопротивление качению автомобилей, как установлено, равно весу автомобиля, умноженному на коэффициент сопротивления качению. Измеряется оно в килограммах.

    Известно, что чем больше лобовая поверхность (меньше обтекаемость) автомобиля и выше скорость движения, тем больше сопротивление воздушной среды. Скорость движения очень сильно влияет на величину этого сопротивления.

    Так, например, при увеличении скорости движения в 2 раза (с 30 до 60 км/час) потери мощности двигателя на преодоление сопротивления воздушной среды возрастают больше чем в 7 раз. Опытами установлено, что при увеличении скорости движения в 5 раз потребная мощность двигателя автомобиля на преодоление сопротивления воздуха возрастает в 135 раз. Это сопротивление зависит также от силы и направления ветра и состояния воздуха. Если направление ветра навстречу движению автомобиля или под углом (до 110°), то сопротивление его будет больше, а при попутном ветре (при углах обдува 110 – 250°) сопротивление воздушной среды уменьшается. Встречный ветер во время движения автомобиля способствует перерасходу горючего, а боковой ветер на скользкой дороге вызывает потерю боковой устойчивости автомобиля.


    В зависимости от высоты и формы кузова, а также от укладки груза сопротивление и завихрение воздуха изменяются. В целях уменьшения сопротивления и завихрения воздуха уложенный в кузов автомобиля груз рекомендуется надежно укреплять и обтягивать брезентом.

    В зависимости от изменения движения автомобиля меняются характер и направление действующих на него сил (рис. 16). Когда автомобиль стоит на горизонтальной площадке, на него действуют сила тяжести и силы противодействия грунта давлению колес (рис. 16, а). При трогании с места и резком включении педали сцепления на автомобиль действуют: сила тяжести, силы противодействия грунта давлению колес, сила тяги и сила сцепления колес с дорогой. Сложение этих сил создает момент пары сил, стремящийся повернуть автомобиль вокруг задней оси с одновременной разгрузкой передней подвески (рис. 16,б). При резком торможении наблюдается явление, обратное предыдущему. При этом сила тяги на колесах исключается, проявляет свое действие сила инерции движения (рис. 16, в) и возрастает нагрузка на передние колеса.

    Во время движения на повороте (рис. 17) на автомобиль действуют: сила тяжести, сила тяги на колесах, силы сопротивления качению и боковому скольжению, центробежная сила и сила инерции движения, реакция грунта на опору колес и сила сопротивления воздуха. Равнодействующая сил, действующих на автомобиль, и сопротивление боковому скольжению создают опрокидывающий момент.

    Водитель не может пренебрегать характером действия этих сил, особенно на повороте и при торможении, он учитывает их действие и на подвеску автомобиля. Если пренебрегать ими при движении на больших скоростях, то это приведет к поломкам деталей передней подвески (резкое торможение), усиленному износу покрышек (резкий поворот на большой скорости и торможение), а также к опрокидыванию всего автомобиля.


    Так, например, при резком торможении на скользкой дороге заднюю часть автомобиля может занести вбок из-за неровности проезжей части, разного состояния грунта под левыми и правыми колесами, а также при нарушении регулировки тормозов. При сильном ударе скользящих колес о какой-либо закрепленный или тяжелый предмет, а также при попадании скользящих колес на участок с более высоким сопротивлением скольжению автомобиль опрокидывается. Это происходит в результате действия на автомобиль пары сил (рис. 18). Сила сопротивления скольжению левых колес направлена в сторону, противоположную скольжению, а центробежная сила, действующая в центре тяжести автомобиля, опрокидывает его вокруг левых колес. При этом резко нагружается левая подвеска и разгружается правая. В определенной степени эту резкость смягчают амортизаторы.


    Известно, что предельная скорость движения автомобилей на поворотах до опрокидывания определяется по формуле:


    где Vо – максимальная скорость на повороте до появления опасности опрокидывания автомобиля, м/сек;

    g – ускорение свободно падающего тела, 9,81 м/сек2;

    R – радиус поворота, м.

    В – ширина колеи автомобиля, м;

    hg – высота расположении центра тяжести автомобиля, м.

     

    Наибольшая допустимая скорость движения автомобиля на поворотах до появления бокового скольжения определяется по формуле:


    где Vc – максимальная скорость на повороте до появления опасности бокового скольжения автомобиля, м/сек;

    g – ускорение свободно падающего тела, 9,81 м/сек2;

    φ – коэффициент сцепления колес с грунтом;

    R – радиус поворота автомобиля, м.

     

    Для конкретно рассматриваемого автомобиля эта скорость будет зависеть от вида и состояния дороги и радиуса поворота автомобиля. При прочих равных условиях предельная скорость по скольжению наступает раньше предельной скорости по опрокидыванию автомобиля.

    Сила тяжести при движении автомобиля на подъеме создает дополнительное сопротивление, а на спуске повышает силу тяги.

    Итак, тяговая сила на колесах движущегося автомобиля расходуется в основном на преодоление трех сил: силы сопротивления качению, силы сопротивления подъему и силы сопротивления разгону. Если противодействующие силы больше, чем силы тяги на колесах, то движение автомобиля окажется невозможным.

    Зная действующие на автомобиль силы и учитывая их в управлении автомобилем, водитель сможет безопасно вести машину на высоких маршевых скоростях, не допуская дорожно-транспортных происшествий и одновременно превышая межремонтные сроки пробега автомобиля.

    Иногда из-за невнимательности водителя, неисправности тормозов или из-за превышения допустимых скоростей в конкретных условиях движения происходят аварии: наезды на другие машины, придорожные сооружения и даже на пешеходов.

    При этом наблюдаются весьма серьезные повреждения предметов, тем значительнее, чем выше скорость движения автомобиля в момент аварии. Иногда отмечаются случаи, когда боковой удар легкового автомобиля в трамвай, автобус или в тяжелый грузовой автомобиль опрокидывает его. Проявляется действие кинетической энергии, которая прямо пропорциональна массе автомобиля и квадрату его скорости:


    где Т – кинетическая энергия;

    m – масса автомобиля;

    V – скорость движения автомобиля.

    Если, например, автомобиль «Москвич-407» при скорости 80 км/час на перекрестке столкнется с проходящим перпендикулярно к направлению его движения автомобилем МАЗ-200 с грузом со скоростью 20 км/час, то автомобиль МАЗ-200 будет опрокинут (рис. 19), а автомобиль «Москвич-407» в лучшем случае окажется изрядно помятым. В момент столкновения кинетическая энергия автомобиля «Москвич-407» равна


    а кинетическая энергия автомобиля МАЗ-200 соответственно  


    при весе автомобиля «Москвич-407» 1090 кг и весе автомобиля МАЗ-200 13 500 кг. При этом скорость автомобиля «Москвич-407» лишь в четыре раза больше скорости автомобиля МАЗ-200, а вес автомобиля МАЗ-200 в 12 раз больше веса автомобиля «Москвич-407». Отсюда видно, какую роль в подобных случаях имеет скорость движения, поэтому ее следует всегда учитывать в опасных местах.

    Назад в раздел

    ДИНАМИКА АВТОМОБИЛЯ

    ДИНАМИКА АВТОМОБИЛЯ

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

    И. Кинетическая энергия

    II. Центробежная сила

    III. Инерция

    IV. Трение

    В. Тяга

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

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

    Кинетическая энергия = (масса) x (скорость) 2

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

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

    ЦЕНТРОБЕЖНАЯ СИЛА

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

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

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

    ИНЕРЦИЯ

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

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

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

    МОМЕНТЫ ИНЕРЦИИ:

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

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

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

    ПОЛЯРНЫЙ МОМЕНТ ИНЕРЦИИ

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

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

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

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

    А. Статическая удерживающая сила между двумя неподвижными поверхностями

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

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

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

    величина трения между двумя поверхностями зависит от:

    1) вещество материала

    2) Шероховатость поверхностей

    3) величина силы, прижимающей поверхности друг к другу

    4) наличие смазочных материалов

    величина трения между двумя поверхностями называется коэффициентом трения .

    КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ

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

    Максимально возможное усилие

    Коэффициент трения = вес шины

    ИЛИ

    Максимальное доступное усилие = коэффициент трения X Вес нагрузки на колесо

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

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

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

    1) Привод тяги Для ускорения автомобиля

    2) Тормозная тяга Для замедления или остановки автомобиля

    3) Тяга на повороте Поворот автомобиля

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

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

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

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

    Сил, действующих на транспортном средстве: Skill-Lync

    Цель- Разобраться в различных силах, действующих на автомобиль.

    Чтобы определить максимальную скорость двигателя электрического скутера, способного двигаться со скоростью 90 км / ч, если фиксированное передаточное число равно 7, а размер шин 90/100 R10 53J.

    Такой же расчет с шиной 90/90 R18 51P

    Подготовьте простой калькулятор Excel для определения мощности тяги транспортного средства на основе заданных входных данных.

    Если предположить, что снижение давления в шинах на 15% приводит к увеличению эффекта сопротивления качению в два раза, насколько будет разница в общей тяговой мощности при сохранении всех остальных параметров.

    Наконец, чтобы оценить способность преодолевать подъемы, среднюю скорость и силы, действующие на Range Rover.

    ————————————————- ————————————————— ——

    Виды сил, действующих на транспортное средство —

    1. Сила сопротивления качению
    2. Аэродинамическое сопротивление
    3. Сила ускорения
    4. Hill Climbing Force

    Введение в код шины

    Автомобильные шины описываются буквенно-цифровым кодом шины, также называемым метрическим кодом шины ISO, согласно требованиям U.S. Департамент транспорта (DOT), но используется во всем мире.

    P215 / 65R15 95H

    1. Первая начальная факультативная буква (или буквы) указывает класс автомобиля

    P: Легковой автомобиль

    LT: Легкий грузовик

    ST: Прицеп специальный

    T: временный

    2. Трехзначное число: Номинальная ширина профиля шины в миллиметрах

    3.2- или 3-значное число: соотношение сторон высоты боковины в процентах от номинальной ширины профиля шины.

    4. Вторая необязательная буква указывает на конструкцию ткани шины

    .

    B: диагональный ремень

    D: диагональ

    R: Радиальный

    5. Одно- или двухзначное число: диаметр обода колеса в дюймах.

    6. 2- или 3-значное число: индекс нагрузки указывает максимальный предел веса на шину.

    7.Комбинация из 1 или 22 цифр / букв: номинальная скорость указывает максимальную скорость шины при полной нагрузке.

    Число для расшифровки номинальной скорости и индекса нагрузки шины.

    Теперь для данной шины 90/100 R10 53J

    Диаметр обода = 10 дюймов = 254 мм

    высота шины = (соотношение сторон * ширина шины) / 100 = (100 * 90) / 100 = 90 мм.

    Радиус шины

    = 254/2 + 90 = 217 мм.

    скорость скутера V, заданная как 90 км / ч, преобразованная в м / с = 25 м / с.

    Угловая скорость шины = линейная скорость / радиус шины

    = 25 / 0,217

    = 115,20 рад / сек

    = 1100 об / мин

    Передаточное число = 7

    угловая скорость двигателя = 1100 * 7 = 7700 об / мин = 806,34рад / сек.

    Данные шин 2- 90/90 R18 51P

    Ширина шины = 90 мм

    Соотношение сторон = 90%

    Высота шины = (90 * 90) / 100 = 81 мм

    Диаметр обода = 18 дюймов = 457 мм

    Индекс нагрузки = 51

    номинальная скорость P = 150 км / ч

    радиус шины = радиус обода / 2 + высота шины

    = (457/2) + 81 = 310 мм

    скорость скутера V, заданная как 90 км / ч, преобразованная в м / с = 25 м / с.

    Угловая скорость шины = линейная скорость / радиус шины

    = 25 / 0,31

    = 80,75рад / сек

    = 771 об / мин

    Передаточное число = 7

    угловая скорость двигателя = 771 * 7 = 5397 об / мин = 565,172518 рад / сек.

    Максимальная скорость двигателя с шиной 90/100 R10 53J составляет 806,34рад / сек и

    шина 90/90 R18 51P 565.172518 рад / сек.

    ————————————————- ————————————————— ——

    Excel Калькулятор мощности тяги транспортного средства на основе входных данных

    Результат. Общая тяговая сила для транспортного средства-1 составляет 243,74 Н, а общая мощность — 6,77 кВт.

    Тяговое усилие ТС-2 составляет 209,406 Н, а общая мощность — 5,81 кВт.

    Ограничения вычислений в Excel —

    1.Расчет только в режиме пиковой мощности не меняется со временем.

    2. Расчеты аэродинамической силы не включают выступы, поверхностное трение или изменение формы.

    3. Коэффициент сопротивления качению задан постоянным.

    4. Плотность воздуха изменяется в зависимости от температуры.

    5. Невозможно выполнить большие и длительные вычисления, вводя каждое значение для Входов.

    6. Дорожные условия считаются однородными, для расчета ровными.

    ————————————————- ————————————————— ——

    Предположим, что снижение давления в шинах на 15% приводит к увеличению эффекта сопротивления качению в два раза.

    Разница между давлением в шинах и коэффициентом сопротивления качению увеличивается, поэтому величина мощности, которая должна преодолевать сопротивление, также увеличивается.

    Сопротивление качению увеличено на 100%

    процентное увеличение общей мощности составляет 30,13%, если давление в шинах снижено на 15%.

    ————————————————- ————————————————— ——

    Посмотрите видео о соревновании Range rover sport dragon.Сколько стоит преодолеваемый подъем? Какая была средняя скорость? Какие силы действуют на машину?

    Ответ-

    силы, действующие на автомобиль: сила тяги, сила сопротивления, сила подъема, сила ускорения, центростремительная сила.

    Преодолеваемый подъем под углом 45 градусов. Есть 99 поворотов и 999 шагов, а уклон Range Rover Sport составляет 45 градусов. Соотношение градиентов 1: 1.

    средняя скорость на 11,3 км за 22 мин 41 сек составляет 30,25 км / ч.

    Файл Excel для расчета мощности автомобиля —

    https: // docs.google.com/spreadsheets/d/1J47wWbhTvpejvBDbbKRVGneawafXb-1dbQCC58DnevI/edit?usp=sharing

    ньютоновских механиков — Какая сила толкает автомобиль вверх при движении по наклонной дороге?

    Вот схема дороги с наклоном и реальной силой, действующей на машину $ —

    $

    $ N $ — нормальная сила реакции дороги.2} {r} $$

    Если вы увеличиваете скорость, горизонтальная составляющая нормальной силы должна увеличиваться, чтобы машина продолжала совершать круговое движение. Это условие, наложенное дорогой. Но, Нормальная сила всегда перпендикулярна поверхности. Итак, $ N_ \ mathrm {vertical} $ также должно увеличиваться таким образом, что если угол наклона (не показан на рисунке) равен $ \ theta $,

    $$ \ cot \ theta = \ frac {N_ \ mathrm {vertical}} {N_ \ mathrm {horizontal}} $$

    Поскольку $ \ cot \ theta $ постоянна, вертикальная сила должна увеличиваться пропорционально увеличению горизонтальной силы.

    $ {N_ \ mathrm {vertical}} $ — это сила, которая заставляет машину двигаться вверх.

    РЕДАКТИРОВАТЬ: $ —

    $

    На поверхности дороги нет составляющей нормальной силы. $ N_ \ mathrm {horizontal} $ и $ N_ \ mathrm {vertical} $ являются компонентами $ N $. Вы не можете взять компонент векторной составляющей. См. «Компонент компонента вектора».

    Нельзя увеличить скорость «Автомобиля» нажатием на педаль газа. Чтобы увеличить его скорость, вы должны либо поставить уже движущийся автомобиль с необходимой скоростью, либо прикрепить за ним что-то вроде вентилятора или ракетного ускорителя, чтобы увеличить его скорость.

    Трасса или дорога круговая. Итак, как только вы увеличиваете скорость автомобиля с помощью какого-либо механизма, передняя часть колес или автомобиль ударится с большей силой по изогнутой поверхности, что приведет к большей нормальной силе (помните, что скорость автомобиля на дорога без трения не связана с угловой скоростью колес.)

    Кажущаяся радиально наружу сила — это сила, прикладываемая для увеличения скорости автомобиля. Смотрите изображение

    Если сила приложена к $ \ mathrm {A} $, приближаясь к $ \ mathrm {B} $, сила будет иметь компонент вдоль $ \ mathrm {OB} $.Это увеличит нормальную силу, которая, в свою очередь, подтолкнет автомобиль вверх. $ \ mathrm {O} $ — это центр круга дороги с насыпью (извините, я не смог включить это в рисунок).

    GCSE PHYSICS — Какие силы действуют на движущийся автомобиль? — Как колеса двигают машину вперед?

    GCSE PHYSICS — Какие силы действуют на движущийся автомобиль? — Как колеса двигают машину вперед? — ОБУЧЕНИЕ НАУКА.

    gcsescience.com 26 год gcsescience.com

    Силы и движение

    Силы на движущейся машине.

    Какие силы в движении Машина?

    Силы, действующие на движущийся машина тяга и тяга
    а также те же силы, которые действуют на стационарном машина.


    Drag — это сила воздуха сопротивление (форма трения)
    прижимание к передней части автомобиля пока он движется.

    Тяга — это сила толкать машину нападающие.
    Тяга исходит от двигателя, поворачивающего колеса.

    Как делают колеса Автомобиль идет вперед?

    Шины на колёсах толкают назад против дороги
    как они пытаются повернуть, в результате чего
    равных и противоположная сила который толкает машину вперед.

    Шины должны быть в хорошем состоянии. сцепление (высокий трение)
    чтобы они не скользили по дорожное покрытие.

    Если силы тяги и сопротивление равное,
    тогда силы уравновешиваются и
    машина будет двигаться с постоянной скоростью.

    Если силы тяги и сопротивление не равны, то
    силы неуравновешены и машина будет разгоняться.
    Автомобиль станет быстрее, если тяга будет больше, чем сопротивление,
    и медленнее, если сопротивление больше тяги.

    Ссылки Силы и движение Сила Вопросы по пересмотру

    gcsescience.ком Викторина по физике Индекс Force Quiz gcsescience.com

    Дом GCSE химия GCSE Физика

    Авторские права © 2015 gcsescience.com. Все права защищены.

    Введение

    Основы конструкции транспортного средства включают основные принципы физики, особенно второй закон движения Ньютона.Согласно второму закону Ньютона ускорение объекта пропорционально действующей на него чистой силе. Следовательно, объект ускоряется, когда действующая на него результирующая сила не равна нулю. В транспортном средстве на него действуют несколько сил, и результирующая сила управляет движением в соответствии со вторым законом Ньютона. Силовая установка транспортного средства создает силу, необходимую для движения транспортного средства вперед. Эта сила движителя помогает транспортному средству преодолевать силы сопротивления из-за силы тяжести, воздуха и сопротивления шин.Ускорение автомобиля зависит от:

    • мощность, отдаваемая силовой установкой

    • дорожные условия

    • аэродинамика автомобиля

    • общая масса автомобиля

    В этой лекции представлена ​​математическая структура, необходимая для анализа механики транспортных средств, основанная на втором законе движения Ньютона. В этой лекции рассматриваются следующие темы:

    • Общее описание движения транспортного средства

    • Транспортное сопротивление

    • Динамическое уравнение

    • Сцепление шины с грунтом и максимальное тяговое усилие

    Общее описание движения транспортного средства

    Движение автомобиля можно полностью определить, проанализировав силы, действующие на него в направлении движения.Силы, действующие на транспортное средство, движущееся вверх по склону, показаны на Рис. 1 . Сила тяги ( F t ) в зоне контакта между шинами ведомых колес и дорожным покрытием толкает автомобиль вперед. Сила тяги ( F t ) создается силовой установкой и передается на ведущие колеса через трансмиссию и главную передачу. Когда автомобиль движется, он сталкивается с силой сопротивления, которая пытается замедлить его движение.Сопротивляющие силы

    • Сопротивление качению

    • Аэродинамическое сопротивление

    • Сопротивление на подъеме

    Рисунок 1: Силы, действующие на транспортное средство, движущееся в гору

    Принудительное воздействие на пассажиров

    Эта основная идея исследуется через:

    Противопоставление студенческих и научных взглядов

    Ежедневный опыт учеников

    На этом уровне концептуального развития многие ученики средних классов по-прежнему будут придерживаться твердых взглядов, основанных на их повседневном опыте.

    Эти виды рассматриваются в фокусе идей Толкает и тянет и Что такое сила?

    Студенты иногда не могут правильно определить силы, которые действуют на них, когда они путешествуют в качестве пассажира в поезде, автобусе или автомобиле. Эта путаница часто возникает из-за взгляда на движение транспортного средства изнутри.

    Когда машина внезапно тормозит, учащиеся считают, что их выбросило вперед внезапно. « вперед» сила.

    Исследования: Mitchell (2007)

    Другой повседневный опыт — это кажущаяся боковая сила, которая внезапно действует на пассажиров и предметы в машине, когда машина поворачивает в крутом повороте.

    Научная точка зрения

    Когда автомобиль тормозит, сила тормозов замедляет автомобиль, но не сдерживает пассажиров — они продолжают двигаться вперед со скоростью, на которой автомобиль двигался непосредственно перед торможением. Обитателю кажется, что их выбросило вперед.Фактически, они продолжают двигаться без каких-либо новых сил, действующих на них, пока не столкнутся с силой удерживающего ремня безопасности или подушки безопасности.

    Ремни безопасности и подушки безопасности предназначены для приложения тормозных усилий к пассажирам в течение длительного периода времени, поэтому сила удара, воздействующая на пассажиров, будет уменьшена, а шансы на выживание пассажиров увеличатся.

    Точно так же, когда автомобиль поворачивает на крутом повороте, ремень безопасности и автокресло должны давить на пассажиров, чтобы они изменили направление своего движения и стали такими же, как у поворачивающего автомобиля.

    Критические обучающие идеи

    • Когда автомобиль тормозит, он замедляется, но не сдерживаемый пассажир или какой-либо предмет в машине.
    • Не сдерживаемый пассажир или объект будет остановлен силой, оказываемой на него другим объектом, например, ветровым стеклом, рулевым колесом или подушкой безопасности.
    • Чем больше сила, тем быстрее объект замедляется.
    • Подушка безопасности или ремень безопасности предназначены для увеличения времени, необходимого пассажиру для замедления во время торможения, что снижает нагрузку на пассажира.

    Исследования: Митчелл (2007), Лафран, Берри и Малхолл (2006)

    Изучите взаимосвязь между идеями о силах и движении в Карты развития концепций — Законы движения

    Чтобы получить представление об альтернативных концепциях учащихся, прежде чем приступить к разработке следующих, ознакомьтесь с основной идеей Толкает и тянет.

    Следует выбирать такие виды деятельности, которые способствуют обсуждению сил, действующих на объекты, которые движутся и неподвижны в повседневной жизни.Основная цель этих обсуждений — определить, находятся ли силы в равновесии друг с другом, или они вызывают толчок или притяжение, которые изменяют скорость и / или направление объекта.

    Учащимся необходимо прийти к пониманию того, что все силы уравновешены на неподвижном объекте и что любой дисбаланс приведет к тому, что объект будет либо ускоряться, либо замедляться в направлении дисбаланса.

    Более сложное понимание состоит в том, что все силы также находятся в равновесии для любого объекта, движущегося в постоянном направлении с постоянной скоростью.Например, ученикам легче принять идею о том, что силы, действующие на ученика, катающегося на роликовых коньках, уравновешены, если ученик стоит на месте, и им труднее принять эту идею, если ученик катается на роликах с постоянной скоростью 12 км / ч по прямой. дорожка.

    Учебные занятия

    Обсуждение через общий опыт

    Прикрепите резиновую ленту или отрезок резинки к лабораторной тележке со свободно вращающимися колесами. Попросите учащихся предсказать, что произойдет, если они потянут тележку с помощью резинки или резинки, чтобы она оставалась растянутой на фиксированную длину.Попросите учащихся выполнить задание и объяснить свои наблюдения с точки зрения сбалансированных и неуравновешенных сил. Почему трудно поддерживать тягу тележки с использованием этого метода только в течение короткого периода времени?

    Исследования: Gunstone & Mitchell (1998), Loug hran, Berry & Mulhall (2006)

    Бросьте вызов существующим идеям

    POE (Прогноз-Наблюдение-Объяснение): используя ту же тележку, что и выше, используйте пластилин, чтобы свободно прикрепить пластиковую фигурку к тележке. Попросите учащихся предсказать, что произойдет, если тележка на высокой скорости столкнется с неподвижным кирпичом или другой тележкой.Студенты должны объяснить, что они наблюдают, с точки зрения сбалансированных и несбалансированных сил. Обсудите кажущуюся «прямую» силу, как видно на фигурке, в терминах общего движения тележки и различных сил, действующих на тележку и фигурку.

    Предоставьте открытую проблему для изучения в игре

    Поместите круглый стеклянный шарик на плоскую столешницу и предложите ученику заставить его двигаться, дуя на него трубочкой для питья. Попросив учащихся определить задействованные силы, посмотрите, смогут ли они затем изменить его направление, когда оно снова начнет двигаться, просто продув трубочку для питья.Обсудите, как это лучше всего сделать.

    Сосредоточьте внимание учащихся на недооцененной детали

    В школах есть много отличных ресурсов по безопасности дорожного движения, которые можно использовать для исследования уравновешенных и неуравновешенных сил, действующих при движении и столкновениях транспортных средств. Определите повседневный опыт учащихся с велосипедами, скейтбордами, роликовыми коньками, роликовыми коньками и самокатами. Студенты часто являются экспертами в использовании этого оборудования для выполнения сложных трюков, но им не хватает точного языка, необходимого для определения сбалансированных и неуравновешенных сил и того, где они действуют.

    Глава 4 Концепции

    Глава 4 Концепции

    Глава 4

    Концептуальные вопросы: 5, 6, 10, 24

    | ВЕРНУТЬСЯ К ДОМАШНЕМУ ЗАДАНИЮ |

    5. Пытаясь затянуть ослабленную стальную головку молотка, плотник держит молоток вертикально, поднимает его, а затем быстро опускает, ударяя нижним концом деревянной ручки о доску. Объясните, как это прижимает голову к ручке.

    Пока рукоятка и головка молотка движутся вниз, они оба имеют движение. Это кажется очевидным и избыточным заявлением, но это важная часть этой головоломки. Сила прилагается к рукоятке (доской), поэтому она ускоряется до остановки, но головка молота все еще движется. Он продолжает двигаться, пока ручка не ускоряет его до остановки, что происходит только при движении головки вниз.

    6. Какая сила заставляет автомобиль двигаться вперед? Помните, что это должна быть внешняя сила — все внутренние силы складываются в ноль.Как двигатель способствует движущей силе?

    Чтобы что-то разогнать, нужна сила извне. Единственное, что действует на машину, ускоряющуюся из состояния покоя, — это трение о землю. Это кажется обратным — как трение может вызвать движение , если оно всегда действует против движения вещей? Хитрость здесь в том, что шина отталкивается от дороги, поэтому дорога должна автоматически подталкивать шину вперед.Это 3-й закон Ньютона. Подумав об этом, вы увидите множество примеров того, как трение толкает предметы вперед, когда они толкают назад: ходьба, выталкивание себя из кровати, толкание велосипеда вперед и т. Д.

    Ой, двигатель. Все, что делает двигатель, — это заставляет штуковину двигаться, заставляя вращаться шестеренку, заставляя вращаться ось, заставляя вращаться шину. Итак, внутри машины действует множество других сил. Но сила, непосредственно ответственная за ускорение автомобиля, — это трение дороги.

    Итак, что делать, когда машина останавливается?

    10. Грузовой поезд состоит из паровоза и нескольких одинаковых вагонов на ровной поверхности. Определите, является ли каждое из этих утверждений правильным или неправильным, и объясните, почему:

    а. Если поезд движется с постоянной скоростью, двигатель должен тянуть с силой, превышающей вес поезда.
    Это ЛОЖЬ. Если поезд движется с постоянной скоростью, он должен тянуть в прямом направлении с некоторой силой, достаточной только для уравновешивания сил, тянущих в противоположном направлении, таких как трение.Его не нужно сравнивать с весом поезда, и ему не нужно тянуть сильнее, чем какая-либо конкретная сила, потому что он не ускоряется.

    г. Если поезд движется с постоянной скоростью, тяговое усилие двигателя на первом вагоне должно превышать td обратное усилие этого вагона на двигателе.
    ЛОЖНЫЙ. Не требуется, чтобы тяга вперед на превышала силы, тянущей назад. Он должен балансировать только с силой, чтобы получить нулевую чистую силу и нулевое ускорение.

    г. Если поезд движется по инерции, его инерция заставляет его замедляться и в конечном итоге останавливаться.
    ЛОЖНЫЙ. «Инерция» ничего не делает — это не сила. Это просто свойство объектов оставаться в движении, что они все и делают, и бывает сложнее изменить движение, когда объект имеет большую массу (часто считается способом количественной оценки инерции). Если когда-либо происходит толчок, притяжение и т. Д., Это должно быть вызвано внешней силой к объекту. В этом случае это, вероятно, трение, но это также может быть сила тяжести, тянущая вниз с холма, сопротивление воздуха и т. Д.

    24. Вы решаете проверить свои знания физики, перелезая через водопад в бочке. Вы берете с собой бейсбольный мяч в бочку и, падая вертикально вниз, отпускаете мяч. Что вы ожидаете увидеть при движении шара относительно ствола? . . .

    Ясно, что это вопрос с подвохом. Вы ничего не увидите, потому что внутри бочки темно !!

    Но, если бы вы, , могли видеть внутри бочки, вы бы воссоздали сценарий, который мы разыгрываем в задаче с лифтом в классе.Во-первых, вы знаете, что все объекты падают с постоянной скоростью ускорения -g . Итак, вы идете вперед и вытаскиваете лист бумаги, пока падаете в ba

    .

    SPASH!

    Ой, слишком поздно. Но предположим, что вы выполнили расчет до того, как попали в ствол, что всегда является хорошей идеей. Вы заметите, что сила, действующая на бейсбольный мяч — это его вес ( мг ) и ваша рука, толкающая вверх. Как мы уже упоминали, ускорение мяча составляет -g .Итак, когда вы дойдете до линии:

    N — мг = m (-g)

    и решите для Н , вы получите результат, что эта сила контакта равна нулю! Это означает, что вам не нужно удерживать мяч, он просто парит там!

    Другой способ представить это — знать, что все объекты падают с одинаковой скоростью, включая бочку, вас и ваш бейсбольный мяч. Если вы все падаете одинаково, никто из вас ничего не догонит, поэтому ничто не будет давить ни на что другое.

    Но почему это ? Почему все падает с одинаковой скоростью? И почему такая скорость разгона -g? Что ж, теперь, когда вы знаете кое-что о гравитации, составьте уравнение, в котором результирующая сила, действующая на объект, является результатом гравитационной силы здесь, на Земле, F = GMm / r 2 (где «M» — масса Земли а «m» — это масса вас или любого другого объекта, притягиваемого Землей). Это должно быть равно вашей массе, умноженной на ускорение, или мА . Когда вы настраиваете это, вы замечаете, что м с каждой стороны компенсируются, и у вас есть уравнение для ускорения.Угадайте, чему равно это ускорение, если вы введете правильные значения G, M и r? И тот факт, что м компенсируется, означает, что это ускорение , а не , зависит от массы падающего объекта. Это то, что открыл Галилей, и это то, что мы использовали в нескольких главах.

    alexxlab

    E-mail : alexxlab@gmail.com

    Submit A Comment

    Must be fill required * marked fields.

    :*
    :*