Статистика аварийности в Петрозаводске такова, что 80% всех сбитых пешеходов приходится именно на пешеходные переходы. В подобного рода ДТП люди страдают не только физически, но и судьбы могут оказаться покалеченными. Причинение тяжкого телесного вреда здоровью или смерти в результате управления транспортным средством зачастую влечет уголовную ответственность. В итоге, одни лишаются близкого человека по причине смерти, другие - вынуждены ждать из мест заключения. И тот, и другой вариант плачевны.
С целью проинформировать и водителей, и пешеходов об опасностях, которые таит в себе пешеходный переход, и написана эта статья.
Пешеходный переход – участок проезжей части, обозначенный знаками или разметкой, выделенный для движения пешеходов.
По своему виду бывают РЕГУЛИРУЕМЫЕ и НЕРЕГУЛИРУЕМЫЕ пешеходные переходы.
Порядок движения пешеходов определяется 4 разделом Правил (и некоторыми пунктами 6 раздела). Порядок движения транспортных средств регламентируется 14 разделом Правил.
Требования к пешеходам
На регулируемых пешеходных переходах пешеходы двигаются, исходя из сигналов светофора. При этом, если имеется специальный пешеходный светофор (выполнен в виде силуэта пешехода), пешеходы двигаются, исходя из его сигналов. На транспортный светофор - не обращают внимания. При этом, красный - является ЗАПРЕЩАЮЩИМ сигналом, зеленый – РАЗРЕШАЮЩИМ. Если пешеходного светофора нет – пешеходы двигаются, исходя из сигналов ОСНОВНОГО транспортного светофора. (рис. 2).
На нерегулируемых пешеходных переходах пешеходы пользуются преимущественным правом на движение. Однако на пешеходов накладывается обязанность – убедиться, что переход будет для них безопасен. Для этого они обязаны ДО ВЫХОДА НА ПРОЕЗЖУЮ ЧАСТЬ оценить расстояние и скорость приближающегося транспорта и не выходить
на дорогу, если переход не будет безопасен (рис. 3).
Вне зависимости от вида перехода, переходя проезжую часть, пешеходы не должны задерживаться.
Требования к водителям
Касаемо регулируемых пешеходных переходов. Когда пешеходам горит разрешающий сигнал светофора, а транспортным средствам - запрещающий, они (ТС) должны остановиться либо перед стоп-линией (рис. 4), либо (в случае отсутствия стоп-линии) перед светофором (рис. 5). Наглядным примером может послужить пешеходный переход на улице Кирова возле Горбольницы – стоп-линия имеется, останавливаемся перед ней. Пешеходный переход на Ленинградской напротив "Ленты" – останавливаемся перед светофором (отъезжая от Ленты, водители часто принимают этот участок за перекресток и двигаются через регулируемый пешеходный переход на запрещающий сигнал светофора).
При включении разрешающего движение сигнала светофора водители должны дать пешеходам закончить маневр (рис. 6).
Приближаясь к нерегулируемому пешеходному переходу, водитель обязан снизить скорость или остановиться с целью ПРОПУСТИТЬ пешехода. ПРОПУСТИТЬ – означает, что водитель может проехать только за «спиной» у пешехода. Пешеход прошел – водитель проехал. А вот для выполнения требования «пропустить», уже смотрим, что будет достаточно выполнить. Достаточно просто снизить скорость (отпустить педаль газа и/или слегка притормозить) (рис. 7), или потребуется остановка (рис. 8).
Так же, если перед пешеходным переходом замедлилось или остановилось транспортное средство, то водители других транспортных средств могут продолжить движение (проследовать через пешеходный переход) только убедившись, что перед указанным транспортным средством нет пешеходов. (рис. 9).
Казалось бы, все просто и понятно, но люди попадают под колеса, получают травмы, а порой и гибнут.
Чтобы не стать участником подобных происшествий, предлагаю разобрать ряд потенциально опасных ситуаций.
Сперва хотелось бы обратиться к пешеходам.
Люди помните, когда Вы погибните или получите серьезные увечья, Вам уже будет все равно - правы Вы были или нет. Поэтому ВСЕГДА, прежде чем переходить дорогу, УБЕДИТЕСЬ В СОБСТВЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ. Не начинайте переход, если он не будет безопасен для Вас. Помните, автомобиль (даже технически полностью исправный) сразу остановить НЕВОЗМОЖНО! Существует понятие «Остановочный путь» - путь, который проедет транспортное средство с момента обнаружения водителем какой-либо опасности до полной остановки.
Остановочный путь складывается из «пути за время реакции водителя » и «тормозного пути » (рис. 10).
Путь за время реакции водителя – путь, который проедет транспортное средство с момента обнаружения водителем опасности до начала действий по ее устранению. Все это время автомобиль двигается без снижения скорости. Никаких шагов водитель еще не предпринял – он увидел опасность и просто перенес ногу с одной педали на другую. Среднее время реакции водителя считают равным 1 секунде. Перед многими пешеходными переходами висит знак, ограничивающий скорость до 40 км/ч. При указанной скорости автомобиль за секунду проезжает порядка 11 метров.
Тормозной путь – путь, который проедет транспортное средство с момента начала торможения до полной остановки. У технически исправного автомобиля тормозной путь при скорости в 40 км/ч не должен превышать 14.7 метра.
Несложным математическим действием «сложение» можно получить, что при скорости всего 40 км/ч, остановочный путь технически исправного автомобиля будет равным порядка 26 метров! Это «голая» физика из школьного учебника – раздел динамика. Эти законы пока ни президент, ни премьер не отменили своими указами, значит они легитимны. Отсюда следует, что когда пешеход, не глядя по сторонам, выходит, или того хуже, выбегает, на дорогу в 10 метрах от автомобиля, быть не сбитым шансов НЕТ!
Как бы парадоксально не звучало, но разметка «зебры» не добавляет +100 брони.
В марте 2013 года были очевидцами ситуации, когда перед переходом заранее пытается остановиться автомобиль. Март славен тем, что днем теплеет, вечером подмораживает, и на дороге образуются ледяные колеи. Водитель применяет так называемое прерывистое торможение, но автомобиль, попав на лед, скользит вперед. Видя неудачные попытки водителя остановиться, пешеходы тупо шли ему под колеса. Когда все же автомобиль остановился в 50 см от человека, пешеход начал высказывать водителю, насколько тот не прав.
Вопрос к пешеходу: «Когда тебе сломает позвоночник и дальнейшая жизнь будет в форме «овоща», будешь ли ты жалеть, что мог, но не задержался всего на пару шагов?»
И еще очень важный момент – пешеходный переход – ЭТО ВЫДЕЛЕННЫЙ УЧАСТОК проезжей части. Когда пешеход переходит дорогу в двух, трех, пяти (нужную цифру поставить самим) метрах перед или после пешеходного перехода – это переход В НЕПОЛОЖЕННОМ МЕСТЕ (рис. 12)
Отдельно хотелось бы затронуть переход дороги на перекрестках «по диагонали» . Уважаемые пешеходы. Пункт 4.3 Правил гласит: переходить дорогу на перекрестках допускается ТОЛЬКО ПО ЛИНИИ ТРОТУАРОВ ИЛИ ОБОЧИН. Никаких диагональных пересечений быть не должно! Транспортные средства НЕ ДОЛЖНЫ из-за Вас (Вашего диагонального перехода) менять траекторию своего движения.
Теперь к водителям
Самая частая ситуация наезда на пешехода - это ограниченная видимость перехода (припаркованный транспорт, сугробы, насаждения и прочее) и не снижение скорости.
Поэтому, увидев знак или разметку, ВСЕГДА ПОВЫШАЙТЕ ВНИМАНИЕ, осмотритесь по сторонам. Пешехода, намеривающегося переходить дорогу, видно сразу. Если видимость ограничена – СНИЖАЙТЕ скорость движения.
Помните, касаемо пешеходных переходов, Правила запрещают ряд маневров. А именно:
1. Разворот. Разворот запрещен только на переходе. Перед или после перехода (если нет иных запрещающих факторов – например сплошная линия разметки) разворот не запрещен. В школах учат – посмотри налево, дойди до середины - посмотри направо. Водителю при движении в направлении разворота (траектория движения налево) видимость закрывает боковая стойка лобового стекла. Таким образом, пешеход и водитель выполняющий маневр разворота могут просто не увидеть друг друга. (рис. 13).
2. Движение задним ходом . Движение задним ходом таит в себе много опасностей. Недаром в Правилах прописано даже обращение за помощью к другим людям. Двигаясь задним ходом, водитель может контролировать только ОДНО направление (либо смотрим в правое, либо в левое зеркало. Либо повернули голову через правое плечо, либо через левое). Сразу два контролировать НЕВОЗМОЖНО (рис. 14).
3. Остановка . Остановка, т.е. кратковременное прекращение движения, запрещена, как на пешеходном переходе, так и ближе 5 метров перед ним. Остановившимся автомобилем Вы закрываете видимость и пешеходам и другим водителям. Даже, если Вам надо «всего на секундочку». Возможно некоторые не поверят, но даже включенная «аварийка» не дает права на «да я быстро высажу и уеду» (рис. 15).
4. Стоянка. Если у нас запрещено кратковременное прекращение движения, то вполне логично, что также запрещено и долговременное. Как на пешеходном переходе, так и ближе 5 метров перед ним.
5. Обгон . Несмотря на тот факт, что согласно Правил обгон запрещен только при наличии пешеходов на переходе, лучше от этого маневра на переходе воздержаться. Помните, что обгоняемый транспорт может закрывать Вам видимость, и пешеход может неожиданно появиться перед Вами. Хотя еще раз оговорюсь, что запрещен обгон только при наличии пешеходов на переходе.
Потенциально опасные ситуации
Перед переходом замедляет движение транспортное средство. Особенно, если это крупногабаритный автомобиль (рис. 16).
Опасностей в этой ситуации несколько:
1. Из-за габаритов ни водитель, двигающийся по соседней полосе (в соседнем ряду), ни пешеход, друг друга не видят. Их, как бы, друг для друга не существует.
2. Замедление грузового автомобиля, с точки зрения водителя легковушки, не всегда явно выражено. В моей жизни был период, когда я управлял 30-тонной Сканией. В груженом состоянии первые пять передач разгоняли автомобиль всего до 20 км/ч. Это означает, что едешь, давишь педаль газа, работаешь рычагом коробки передач, а скорости нет. И если попадаешь в ситуацию с пешеходом, то порой достаточно просто убрать ногу с педали газа. С позиции водителя легковушки, грузовик и так не разгонялся вовсе, т.к. динамика разгона разная.
3. «Психология пешехода». С точки зрения пешехода, основную опасность представляет для него тот, кого он видит (ближний к нему транспорт). И опасный участок пешеход стремиться преодолеть как можно быстрее... И неожиданно выбегает под колеса. Примеров таких наездов немало, множество роликов с видеорегистраторов размещенных в сети.
Поэтому, еще раз. Если перед пешеходным переходом снизило скорость (замедлилось) или остановилось транспортное средство, особенно крупногабаритное, приготовьтесь также ОСТАНОВИТЬСЯ перед переходом.
Пешеход дошел до середины дороги, но со встречного направления двигается транспорт, который его (пешехода) явно не намерен пропускать (рис. 17).
Также распространенная ситуация. Заложником ее могут стать и водитель и пешеход.
4. Психология пешехода - "на участке, который я преодолел (тот который остался за спиной) со мной ничего не случилось – значит там безопасно"
5. Психология водителя - "мою полосу (сторону дороги, ряд и т.д.) пешеход преодолел – значит его можно «выключить» из поля внимания".
По итогу, пешеход делает шаг (а то, и не один) назад, туда, где по его мнению безопасно (он ведь уже это прошел и ничего с ним не произошло). Водитель уже на пешехода внимания не обращает (он же преодолел мою сторону дороги). Как результат, пешеход шагает в аккурат под колеса проезжающего автомобиля.
Подъезжающие к пешеходному переходу водители не смотрят заранее по сторонам.
Очень распространенная картина, влекущая создание ДТП в попутном направлении.
6. Пешеходные переходы устраивают в местах с хорошей видимостью дороги в обе стороны. Это означает, что и пешеход, и водитель, будь они внимательны, могут заранее друг друга увидеть. Водитель, приближаясь к пешеходному переходу, ЗАРАНЕЕ посмотри по сторонам. Пешехода, намеревающегося переходить дорогу видно сразу. Не тяни до последнего. Если ты отпускаешь педаль газа, то перенеси ногу и поставь ее на педаль тормоза. Сзади загорятся стоп-сигналы и двигающиеся позади тебя водители будут готовы к остановке ЗАРАНЕЕ!
7. Водители, двигающиеся в потоке, не забывайте также смотреть по сторонам. Вы тоже можете увидеть пешехода. Но очень часто люди смотрят только перед собой, на заднюю часть впереди едущего авто, и что творится по сторонам, они не видят. Если впереди едущий тормозит в последний момент, то как раз аварии в попутном направлении и случаются.
Пешеходы носите одежду со светоотражающими вставками
Применение светоотражающих вставок на одежде позволяет ГОРАЗДО раньше ОБНАРУЖИТЬ пешехода в темное время суток.
Также помните, в условиях Карелии, днем случаются ситуации, когда солнце «висит» на уровне глаз водителя и видимость дороги затруднена.
Пешеходов в России сбивают почем зря. Виновата в этом как их собственная безалаберность, так и плохая освещенность дорог, несоблюдение скоростного режима и общая низкая дисциплина водителей. Поэтому мы ни в коем случае не призываем перестать пропускать пешеходов. В данной статье пойдет речь о том, правомерно ли сотрудники ГИБДД выписывают штрафы за непропуск пешехода в случае, когда пешеход идет за несколько полос от Вашего автомобиля и Ваши траектории не пересекаются.
Для начала напомним, что обязанность пропуска пешеходов на нерегулируемых переходах регламентируется пунктом 14.1 ПДД РФ, который гласит:
14.1 Водитель транспортного средства, приближающегося к нерегулируемому пешеходному переходу <*>, обязан снизить скорость или остановиться перед переходом, чтобы пропустить пешеходов, переходящих проезжую часть или вступивших на нее для осуществления перехода.
Итак, по тексту следует обязанность пропустить. Этим пользуются сотрудники ГИБДД, когда привлекают водителей за непропуск пешехода даже в том случае, траектории их не пересекаются, но пешеход уже на пешеходном переходе. Это мнение растиражировано средствами массовой информации: если пешеход идет по переходу, нужно остановиться и пропустить.
И все было бы гладко, если бы не один важный документ. Это решение Верховного суда РФ N АКПИ12-205 от 17.04.2012 г . В Суд обратился некий гражданин, который в числе прочего оспаривал необходимость пропускать пешехода, если проезд транспорта ему не мешает. Вот что устанавливает Верховный суд РФ на это обращение:
Пункт 14.1 Правил закрепляет, что водитель транспортного средства, приближающегося к нерегулируемому пешеходному переходу, обязан снизить скорость или остановиться перед переходом, чтобы пропустить пешеходов, переходящих проезжую часть или вступивших на нее для осуществления перехода. Говоря о противоречии оспариваемого положения подпункту "b" пункта 2 статьи 21 Конвенции о дорожном движении, Ч. указал в заявлении, что оно запрещает водителям продолжать движение через нерегулируемый пешеходный переход, если на нем находятся пешеходы, даже если при этом не создается помех движению этих пешеходов и опасности для их жизни и здоровья. Такое утверждение основано на неверном толковании пункта 11.4 Правил. Обязанность водителя транспортного средства, приближающегося к нерегулируемому пешеходному переходу, снизить скорость или остановиться перед переходом поставлена в зависимость именно от необходимости пропустить пешеходов, переходящих проезжую часть или вступивших на нее для осуществления перехода. Данная обязанность не возникает в случае, когда необходимость уступать дорогу пешеходам отсутствует (например, когда траектории движения транспортного средства и пешехода не пересекаются)
.
Таким образом, оспариваемая норма согласуется с подпунктом "b" пункта 2 статьи 21 Конвенции о дорожном движении, устанавливающим, что если движение транспортных средств на пешеходном переходе не регулируется ни световыми дорожными сигналами, ни регулировщиком, водители должны при приближении к этому переходу надлежащим образом снизить скорость, чтобы не подвергать опасности пешеходов, вступивших или вступающих на переход; в случае необходимости надлежит остановиться и пропустить пешеходов.
Самая важная фраза в контексте статьи выделена жирным шрифтом.
Таким образом, Верховный Суд РФ подтвердил, что пропускать пешеходов нужно только в том случае, если транспортное средство создает последним помеху, т.е. их траектории пересекаются. Советуем распечатать данный пункт Решения и возить с собой в автомобиле, дабы при случае предъявить инспектору ДПС.
Дело в том, что в случае незаконного обвинения лучше доказать свою правоту инспектору на месте, т.к. он видел положение пешехода на переходе, комиссия и суд будут опираться только на оформленный протокол. Еще полезной будет
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Актуальность
В связи с ростом численности автопарка и увеличивающейся интенсивностью движения на дорогах Российской Федерации особо остро стоит проблема дорожно-транспортного травматизма. Анализ аварийности убедительно показывает, что наиболее уязвимыми участниками дорожного движения являются дети, поскольку в большинстве случаев их безопасность зависит от действий или бездействия взрослых. Смертность и травматизм в результате дорожно-транспортных происшествий сегодня являются серьезнейшей проблемой мирового здравоохранения. Госавтоинспекция службы общественной безопасности МВД России представила сводку общего количества дорожно-транспортных происшествий (ДТП) в 2015 году в РФ И Московской области указанием числа погибших и раненых. Основной лидирующей позицией по видам ДТП являются наезды на пешеходов (приложение1). Многие школьники имеют своим первым транспортным средством велосипед. Каждое восьмое происшествие происходит с участием молодых граждан страны. Половину всех пострадавших в ДТП детей составляют юные пешеходы и велосипедисты, из которых подавляющее большинство (89%) составляют школьники. Но чтобы уберечь свою жизнь, мы, школьники, должны знать Правила дорожного движения и выполнять их. Из отчетов ГИБДД мы выяснили, что число аварий в снежную или дождливую погоду говорит о большом влиянии этого фактора на аварийность(приложение2). Из курса физики мы уже знаем, что трение влияет на движение транспорта. Машины едут по дороге из-за возникновения силы трения между поверхностью автомобильных шин и покрытием дороги. От трения зависит тормозной путь автомобиля. И часто юные водители, пешеходы не «рассчитывают» путь, который автомобиль проходит до полной остановки при торможении. Что это, пренебрежение или незнание основных законов физики? И мы решили изучить законы движения при торможении и практически исследовать зависимость тормозного пути от различных факторов. Наша работа носит прикладной характер. Результаты нашей работы и ознакомления с ней широкого круга учащихся помогут нам внести вклад в дело уменьшения количество ДТП с участием школьников. Для нашего исследования нам не хватило знаний по физике за курс 7 и 9 классов и нам пришлось искать теоретическое обоснование законов движения в журналах для автолюбителей, специальных справочных материалах. Для постановки эксперимента обращались к книге А.Д.Солодушко, статистику ДТП выясняли на сайтах ГИБДД.
Проблема
Незнание школьниками физических факторов, влияющих на тормозной путь транспорта, ведёт к роковым ошибкам на дороге, что приводит к увеличению детского ДТП и травматизму.
Гипотеза : тормозной путь автомобиля зависит от скорости автомобиля и от состояния дорожного покрытия.
Цель работы: исследовать влияние физических факторов на движение транспорта для предотвращения ДТП.
Предмет: безопасность на дороге.
Объект исследования: тормозной путь, как физический фактор безопасного поведения на дрогах.
Задачи
1.Поиск информации для изучения теоретических основ природы силы трения, тормозного пути, безопасного движения.
2.Проведение серии экспериментов с целью исследования силы трения.
3.Экспериментальная проверка зависимости тормозного пути от факторов, влияющих на безопасность на дорогах.
4.Обобщения полученных знаний и ознакомления с ними широкого круга школьников.
Методы исследования
1. Анализ и синтез.
2. Моделирование.
2.Эмпирический метод.
3.Графический метод.
Глава 1. Трение
1.1 История изучения силы трения
Трение настолько необходимо и мы настолько сжились с ним, что мир без трения показался бы нам просто фантастическим. Трение может быть полезным и вредным - эту аксиому человек освоил еще на заре цивилизации. Ведь два самых главных изобретения - колесо и добывание огня - связаны именно со стремлением уменьшить и увеличить эффекты трения. Однако понимание природы трения и законов, которым подчиняется это явление, возникло не так уж давно и, к сожалению или к счастью, еще далеко от совершенства. Первое исследование законов трения принадлежит знаменитому итальянскому ученому и художнику Леонардо да Винчи (15 век): сила трения, возникающая при контакте тела с поверхностью другого тела, пропорциональна силе прижатия, направлена против направления движения и не зависит от площади контакта соприкасающихся поверхностей. Он измерял силу трения, действующую на деревянные бруски, скользящие по доске, причем, ставя бруски на разные грани, определял зависимость силы трения от площади опоры. Но, к сожалению, работы Леонардо да Винчи не были опубликованы. Только в конце 18 века законы трения скольжения были сформулированы французскими физиками Гильомом Амонтоном (1663г-1705г) и независимо от него Шарлем Кулоном (1736г- 1806г) (приложение3). Кулон экспериментально установил, что сила трения Fтр не зависит от площади поверхности, вдоль которой тела соприкасаются, и пропорциональна силе нормального давления N, с которой одно тело действует на другое.
Закон Амонтона — Кулона —закон, устанавливающий связь между поверхностной силой трения, возникающей при относительном скольжении тела, с силой нормальной реакции, действующей на тело со стороны поверхности.
Сила трения максимальная прямо пропорциональна силе нормальной реакции .
Fтр. max= μN(1), где
μ -коэффициент трения,
N - сила нормальной реакции
1.2 Причина возникновения силы трения и ее виды
Сила трения — это сила взаимодействия между соприкасающимися телами, препятствующая перемещению одного тела относительно другого.
Причиной возникновения трения является шероховатость трущихся поверхностей и взаимодействие молекул этих поверхностей.
Трение покоя- сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения. Эту силу необходимо преодолеть для, того чтобы привести два контактирующих тела в движение друг относительно друга. Возникает при деформации контактирующих тел. Она действует в направлении, противоположном направлению возможного относительного движения.
Трение скольжения - сила, возникающая при поступательном перемещении одного из взаимодействующих тел относительно другого и действующая на это тело в противоположном направлении скольжения.
Трение качения - сопротивление движению, возникающее при перекатывании тел друг по другу. Причина трения качения - деформация тела и опорной поверхности. В большинстве случаев величина трения качения гораздо меньше величины трения скольжения при прочих равных условиях, и потому качение является распространенным видом движения в технике.
При движении твёрдого тела, соприкасающегося с жидкостью или газом, тоже возникает сила, параллельная поверхности соприкосновения и направленная против движения, т. е. против относительной скорости тела. Этим она напоминает силу трения скольжения. Её часто называют: «сила жидкого трения».
Сила жидкого трения намного меньше, чем сила сухого трения. Например, находясь на плоту, можно с помощью шеста сравнительно небольшим усилием привести плот в движение. Но не «стоит» и пытаться на плоту таким же способом передвигаться по суше. Именно поэтому смазка уменьшает силу трения между твёрдыми телами - трение перестаёт быть сухим.
В жидкости и газе нет силы трения покоя. Даже самая малая сила, приложенная к телу в жидкости или газе, сообщает ему ускорение. Это легко наблюдать на опыте. Положим небольшой деревянный брусок на воду в широком сосуде. Брусок легко привести в движение, если подуть на него или толкнуть бумажной полоской.
Глава 2. Безопасность на дорогах
2.1 Тормозной путь
Сила трения отличается от других сил тем, что она всегда направлена в сторону, противоположную направлению вектора скорости движения тела. Это значит, что и ускорение, которое она сообщает телу, направлено против скорости. Это приводит к ее уменьшению и, если на тело не действуют другие силы, оно, в конце концов, останавливается. Представим себе, что перед движущимся автомобилем возникло препятствие, и водитель нажал на тормоз. За счет явление инерции автомобиль мгновенно остановиться не может. Он обязательно пройдет некоторый путь до остановки. Инерция - это физическое явление сохранения скорости тела постоянной, если на него не действуют другие тела или их действие скомпенсировано. Наименьшее расстояние, которое пройдёт автомобиль до остановки с момента появления препятствия в поле зрения водителя, называется дистанцией безопасности. Это понятие имеет большое значение в технике работы автомобильного транспорта и для безопасности перехода автомобильных дорог пешеходами. Также она зависит от времени реакции водителя на препятствие. Оно колеблется у водителей в пределах от 0,5 до 1,2 с. Расстояние, проходимое автомобилем с момента действия тормозной системы в полную силу до остановки автомобиля, называется тормозной путь автомобиля.
С помощью знаний по физике выясним, от чего зависит тормозной путь автомобиля. Начиная с того момента, как водитель нажал на тормоза, на тело действует только постоянная сила трения, силой сопротивления воздуха можно пренебречь. Определим тормозной путь.
Модуль силы трения по второму закону Ньютона равен:
гдеа- ускорение автомобиля;
с другой стороны, по закону Амонтона — Кулона
Fтр. = μN= μmg.
Из раздела кинематики мы узнали, что
а путь, пройденный телом до остановки,
S= (V 2 -V 0 2)/2a
С учетом всех формул и того, что V=0 получаем:
S = V 0 2 / 2gµ ,(2)
где: S — тормозной путь;
V — скорость движения машины;
µ — коэффициент трения шины о дорогу;
g — ускорение свободного падения.
Из приведенной формулы видно, что пройденный до остановки путь пропорционален квадрату начальной скорости. Если увеличить скорость вдвое, то потребуется вчетверо больший путь для остановки. Это следует иметь в виду водителям транспортных средств. Об этом полезно помнить и прохожим, пересекающим оживленную улицу.
Вывод: для остановки движущимся телам нужно время и пространство. Тормозной путь прямо пропорционален квадрату скорости и обратно коэффициенту трения. Можно с уверенностью говорить о независимости тормозного пути от массы машины, если она соответствует общепринятым нормам безопасности
2.2 Сцепление - основабезопасного вождения.
Сцепление шины с дорогой —чем оно выше, тем безопаснее вы можете вести машину. Шина под действием силы тяжести автомобиля деформируется, образуя так называемое пятно контакта (приложение 4). Среди автолюбителей принято считать, что чем шире шина, тем больше площадь пятна контакта шины с дорогой и тем лучше сцепление с дорогой, тем короче тормозной путь, тем лучше управляемость машины. А еще иногда думают, что если машина тормозит не прямо, а боком, то тормозной путь будет короче, потому что шире пятно контакта. Это не так. Приведем доказательства из механики. Как видно из формулы(2), тормозной путь не зависит от ширины профиля шины и площади пятна контакта шины с дорогой. В этой формуле есть единственный показатель — это коэффициент трения, который зависит от природы соприкасающихся тел. В данном случае — от типа дорожного покрытия и от химического состава протектора шины. Соответственно, и сцепление шины с дорогой зависит от состава резиновой смеси протектора.
Почему же пятно контакта не влияет на силу сцепления? С одной стороны, чем больше его площадь, тем большим числом «щупальцев» шина цепляется за дорогу. Этот факт лежит на поверхности, и люди охотно думают, что сцепление пропорционально ширине шины. Но есть и другая сторона медали, о которой многие забывают: от размера пятна контакта напрямую зависит вес шины, приходящийся на единицу площади, то есть давление, которое она оказывает своим весом на дорогу. Чем больше площадь контакта, тем меньше давление шины на дорогу. По этой причине, зимние шины всегда уже летних — чтобы увеличить давление на дорогу и лучше «вгрызаться» в снежно-ледяную корку. В итоге, если мы увеличиваем площадь пятна контакта, то мы уменьшаем давление на дорогу. Получается, во сколько раз мы увеличиваем площадь сцепления с дорогой, ровно во столько же раз мы уменьшаем давление на дорогу.
Что говорят о сцеплении законы механики? Если снова прибегнуть к помощи формул, то сила трения сцепления (она же сила трения покоя) в отсутствии адгезии (эффекта приклеивания соприкасающихся поверхностей) определяется законом Амонтона — Кулона по формуле (1)
Как видно, площадь пятна контакта в силу трения покоя вклада не вносит, как и в длину тормозного пути. Можно закон переписать иначе, с учетом площади пятна контакта и отразить влияние пятна на давление. Давление тела на опору или, в нашем случае, шины на асфальт равно весу тела (шины), деленному на площадь контакта:
p = N/S = mg/S, (3)
где p — давление шины на дорогу,
Тогда отсюда можно выразить вес через давление:
Подставив эту формулу в закон Кулона, получим:
Сила сцепления шины с дорогой пропорциональна коэффициенту сцепления, давлению шины на дорогу и площади пятна контакта. Это именно то, как воспринимает силу сцепления большинство людей. Но давление напрямую зависит от площади пятна контакта и обратно пропорционально ему. Об этом говорит формула (3). Поставляя сюда выражение для давления, получим:
Тогда площадь мы успешно сокращаем и приходим к закону Кулона (1) и силе сцепления, не зависящей от площади пятна контакта. Некоторые водители прохладно относятся к тому, какие шины стоят на их машинах, и думают, что это неважно. Мы считаем, что это важно! Чуть ли не самое важное, что есть в машине. Но среди тех водителей, которые ценят безопасность, встречаются те, которые думают, что они улучшат сцепление, если поставят на свой автомобиль более широкие шины. Если бы было все так просто и широкие шины тормозили бы лучше узких, то производитель шин могли бы легко решить проблему зимы — делали бы очень широкие зимние шины. Однако этого не происходит и, более того, происходит обратное: зимние шины, как правило, «уже» летних. Чтобы улучшить сцепление шин с дорогой, нужно установить шины, сделанные из резины более высокого качества. Машина тормозит не тормозами, а шинами. Если на автомобиле стоят изношенные или дешевые или просто не соответствующие сезону шины, автомобиль тормозит плохо, и хорошие тормоза ему не помогут .
Вывод: сцепление шины с дорогой не зависит от ширины шины и площади пятна контакта, а зависит от материала шин. Чем больше сцепление шины с дорогой, тем безопаснее вести машину.
Практическая часть
1. Исследование зависимости силы трения от веса тела и вида поверхности (приложение 5)
Оборудование: динамометр, брусок деревянный с отверстиями и с крючком, набор грузов по 50 г, направляющие рейки (деревянные, пластиковые).
Измерение силы трения, веса бруска с грузами с помощью динамометра.
Вычисление коэффициента трения μ по формуле μ= Fтр/Р
Таблица1 Дерево по дереву.
Таблица 2 Дерево по пластику.
Вывод: мы убедились в том, что сила трения зависит от веса тела и от материала поверхности. Самая наименьшая сила трения и коэффициент трения у поверхностей дерево-пластик. Коэффициент трения не зависит от веса тела.
2. Исследование зависимости силы трения от площади поверхности
Двигали брусок по поверхности дерева тремя разными сторонами, тем самым меняли площадь соприкосновения бруска с поверхностью. Измеряли силу трения динамометром.
Вывод: сила трения не зависит от площади поверхности, что подтверждает независимость сцепления от ширины шины.
3.Расчет коэффициента трения тормозного пути велосипеда при различных покрытиях дороги (приложение 6).
Мы разогнали велосипед до определенной скорости и резко затормозили.
При помощи измерительной ленты мы измерили длину тормозного пути.
и по формуле µ = V 0 2 / 2Sg
Рассчитали коэффициент трения покрытия дороги. Эксперимент проводился при разных покрытиях дороги и несколько раз для более точного расчета. Вычисляли среднее значение коэффициент трения.
Таблица 5
|
Поверхность |
Скорость, V 0 м/с |
Тормозной путь(м) |
Коэффициент трения, μ |
Среднее значение коэффициента |
|
Сухой асфальт |
5,6 м/с |
|||
|
Мокрый асфальт |
||||
|
Рыхлый снег |
||||
|
5,6 м/с |
Мы построили график зависимости тормозного пути от скорости велосипеда при различных физических параметрах дороги (приложение 6).
Вывод: тормозной путь автомобиля зависит от скорости автомобиля и от состояния дорожного покрытия. При одних и тех же скоростях движения тормозной путь больше на заснеженной дороге, чем на чистой асфальтированной дороге. Коэффициент трения минимален при движении по льду.
Заключение
Физика - это не просто сухие законы и четкие формулы. Знание законов механики движения автомобиля, понятия величины тормозного пути и его зависимость от трения и скорости позволят предупредить аварийные ситуации на дорогах и сделать нашу жизнь безопасной. Правила дорожного движения описывают одновременно движения нескольких тел: автомобилистов, велосипедистов, пешеходов. Все они должны учитывать законы физики и совершать движения с учетом этих законов.
Проведя практические исследования, мы пришли к выводу, что наиболее безопасным покрытием для движения транспорта является сухой асфальт. Наименее безопасным является лед. Анализируя результаты теоретических и практических исследований, мы убедились, что наша гипотеза подтвердилась: длина тормозного пути зависит от скорости движения и трения . Чем больше скорость транспорта, и меньше коэффициент трения шин о дорогу тем больше тормозной путь.
Запомните:
Не перебегайте дорогу перед близко движущимся транспортом - это очень опасно для жизни;
Тормозной путь увеличивается на мокром асфальте и при гололеде;
Если на улице гололед, а у вас “лысая резина”, то длина тормозного пути, независимая от ширины шин, может оказаться непредсказуемой
Новизна нашей работы заключается в том, что мы проверили непосредственно значение тормозного пути при разных покрытиях дороги и скорости для велосипеда - самого популярного транспорта школьников. Свою работу мы представляли на лицейской и районной научно-практической конференциях для широкого круга школьников. Наши исследования можно применять как на уроках физики, так и на уроках ОБЖ и мы надеемся, что наша работа внесет вклад в пользу уменьшения ДТП с участием школьников. В дальнейшем мы планируем изучить и исследовать законы безопасного движения воздушного транспорта.
Библиографический список
1. Перышкин А.В. Физика - 7. - М.: «Просвещение».2015
2. Перышкин А.В. Физика - 9. - М.: «Просвещение».2015
3. «Наука и техника в дорожной отрасли», журнал № 2-2014
4.Солодушко А.Д. Эксперимент при изучении силы трения. //Физика в школе. №5.2001
5. Практическое пособие «Комментарии к правилам дорожного движения РФ и Основным положениям по допуску транспортных средств к эксплуатации и обязанностям должностных лиц по обеспечению безопасности дорожного движения» - журнальное издательство «За рулем», 2002 г.
6.http://pandia.ru/text/78/420/5362.php
8.http://www.gibdd.ru
9.http://www.preciouspassenger.org
10.http://moto.59442s003.edusite.ru/p16aa1.html
11.https://www.drive2.ru/b/65558/
Приложение 1
Общий коэффициент смертности детей в результате ДТП в России в 2013 г. составил 36,1 на 1 млн. населения в возрасте до 16 лет, что более чем в три раза превышает таковой в странах ЕС. Только за 7 месяцев 2015г. зарегистрировано 13 324 ДТП с участием детей и подростков, в них погибли 750 и получили ранения 13 543 детей. Ежедневно в дорожных происшествиях погибают 3 и получают ранения 70 несовершеннолетних жителей страны. 58% от общего количества ДТП составляют случаи, когда пострадавшие были пешеходами, а 32% - пассажирами. Эти цифры, учитывая масштабы и тяжесть травм, соответствуют всем признакам национальной катастрофы. С начала года в Московской области осложнилась обстановка с детским дорожно-транспортным травматизмом среди детей и подростков в возрасте до 16 лет. В 1-м квартале 2015 года было зарегистрировано 186 ДТП, в результате которых 13 детей погибли и 184 получили травмы различной тяжести. В сравнении с аналогичным периодом прошлого года количество ДТП, погибших и раненых детей возросло, соответственно, на 0,5; 44 и 1%.
Приложение 2
Погодный фактор может быть довольно значимым и влияющим на результат; действительно, на мокром или обледеневшем покрытии или же в дождь столкновения более реальны. Доля ДТП с мокрым покрытием достаточно велика.
Сводки ГИБДД. Круговая диаграмма отражает погодные условия, сложившиеся на момент ДТП.
Приложение 3
Гильом Амонтон и Шарль Кулон.
Гильом Амонтон Шарль Кулон
Приложение 4
Протектор велосипедной шины.
Приложение 5
Измерение силы трения на различных поверхностях с помощью динамометра.
Дерево по дереву Дерево по пластику
Приложение 6 Замер тормозного пути велосипеда на разных покрытиях дороги.
Мокрый асфальт
Рыхлый снег
Сухой асфальт
Приложение 7
Спидометр для велосипеда.
Приложение 8
График зависимости тормозного пути от скорости при различных состояниях покрытия дороги.
Есть еще один важный аспект, заслуживающий внимания. Современные автомобили имеют такой высокий уровень комфорта, что обратная связь в них минимальна и сводится к нулю. Водитель словно погружается в виртуальное пространство: ветровое стекло превращается в экран компьютера, а руль становится джойстиком. Такие ощущения провоцирует сам автомобиль, уверенно, словно по рельсам, летящий по дороге, что кажется возможным пройти поворот любой крутизны на любой скорости. На самом деле это очень обманчивое ощущение. Рано или поздно в силу вступают законы физики, выталкивающие автомобиль в кювет или на полосу встречного движения.
Рассмотрим силы, действующие на автомобиль в такой ситуации.
Любое движущееся тело имеет свою массу. Для замедления или изменения направления движения этой массы к ней требуется приложить силу. Чем большего изменения в характере движения мы хотим от массы, тем большую силу требуется приложить.
Силы, действующие на движущийся автомобиль, проходят через три оси (рис. 2). Горизонтальная поперечная ось, та, по которой происходит перераспределение веса в повороте. В левом повороте автомобиль кренится направо, в правом – налево. Любой водитель и пассажир всегда ощущают эту силу во время поворота. Вес груженого автомобиля составляет как минимум одну тонну. Даже маленькая малолитражка с четырьмя пассажирами на борту будет весить именно столько. Автомобили среднего и представительского класса весят около двух тонн, а внедорожники легко тянут на три, три с половиной тонны. Этот вес покоится на четырех пружинах подвески. Понятно, что он будет неустойчив, обязательно «захочет» накрениться. Почему одна сторона кузова поднимается – движется вверх, в то время как противоположная опускается – движется вниз, понять крайне просто: кузов расположен на пружинах, которые могут сжиматься и разжиматься. Крен автомобиля в повороте – это естественное и понятное движение кузова автомобиля относительно колес. В результате перемещения веса в сторону внешних колес в повороте, на них начинает давить большая сила (рис. 3). Означает ли это, что их сцепление с покрытием дороги увеличивается? Конечно да! Но вес, давящий на внутренние колеса, уменьшился, так как часть его перешла на наружную сторону – произошло динамическое перемещение веса. Значит, сцепление внутреннего колеса с покрытием дороги уменьшилось. Крен автомобиля зависит от расположения его центра тяжести, ширины шин, жесткости амортизаторов и конструкции подвесок. Например, болиды «Формулы-1» практически не кренятся даже на огромных скоростях в поворотах. Они сконструированы специально для движения с огромной скоростью, и, хотя динамическое перемещение веса у них происходит точно так же, как и у обычного автомобиля, крен почти не виден. Это объясняется сверхкороткоходной подвеской, очень широкими колесами, жесткими пружинами и работой специальных приспособлений, которые называются стабилизаторами поперечной устойчивости (рис. 4). Из названия понятно, что они как раз и придуманы, чтобы не давать кузову крениться. Подобные приспособления имеются и на обычных городских автомобилях и внедорожниках, только они, конечно, не могут быть такими жесткими как на гоночных и спортивных машинах. Обычные машины должны быть комфортабельными, а это означает, что их пружины и стабилизаторы подбираются так, чтобы обеспечить мягкость хода на неровностях. Да и шины у них не такие широкие, и центр тяжести из-за большого дорожного просвета расположен значительно выше. Хотя уже появились и серийные машины, которые почти не кренятся в поворотах. Их амортизаторы оснащены специальной гидравлической системой, управляемой электроникой, которая дает команды поднимать внешнюю сторону кузова в поворотах. Идея сделать одну сторону автомобиля жестче, если поворачивать приходится все время в одну сторону, не нова. Именно так и поступают американские гоночные инженеры, готовящие свои болиды для гонок на овалах, например в Индианаполисе.
Рис. 2. ОСИ ВРАЩЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ:
А – горизонтальная,
Б – вертикальная,
В – продольная.
Крен автомобиля в повороте – это естественное и понятное движение кузова автомобиля относительно колес.
Рис. 4. СХЕМАТИЧНЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ РАБОТЫ СТАБИЛИЗАТОРА
Стабилизаторы поперечной устойчивости не дают кузову автомобиля сильно крениться в повороте. П-образный металлический пруток работает на скручивание, сопротивляясь крену кузова в поворотах. На современных автомобилях имеются передний и задний стабилизаторы.
Теперь рассмотрим продольную ось (рис. 5). При резком старте капот автомобиля приподнимается. Это видит водитель со своего места, а на самом деле приподнимается вся передняя часть машины, передние пружины разгружаются, вес перемещается назад – задние пружины сжимаются. Вес автомобиля, естественно, остается неизменным, и мы говорим только о динамическом, кратковременном перемещении веса. Насколько сильно перемещается вес? Если вес автомобиля принять за 100 %, а ускорение за 0,5 G, что соответствует ускорению 18 км/ч, то задняя часть автомобиля станет на 15 % тяжелее. Немного? Да, но эффект от этого большой! На заднеприводных автомобилях он выражается в лучшем старте машины за счет большего давления на ведущие колеса, и, следовательно, улучшения их сцепления с дорогой. Значит ли это, что, если водитель прибавляет газ во второй половине поворота, за счет улучшающегося сцепления задних колес машина будет устойчивей? Разумеется, да (рис. 6). Но не надо забывать, что переднеприводник за счет разгрузки передних колес будет хуже стартовать, да и в повороте любое прибавление газа уменьшает сцепление его ведущих колес. При торможении (возьмем пример с замедлением в 9,81 м/с2) перемещение веса приобретает поистине драматический характер. Например, на переднеприводном автомобиле, где мотор с коробкой передач находится спереди (а это дополнительный вес на переднюю ось), при торможении задние колеса разгружаются настолько сильно, что малейший поворот руля вызывает их занос (рис. 7), так как в этот момент на задние шины давит всего 12 % от всего веса автомобиля. Если просто резко отпустить педаль газа, то вес также переместится вперед, разгружая задние колеса.
При резком старте приподнимается вся передняя часть машины, передние пружины разгружаются, вес перемещается назад – задние пружины сжимаются.
Рис. 6. ДИНАМИЧЕСКОЕ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА ПРИ РАЗГОНЕ АВТОМОБИЛЯ
Во время ускорения вес перемещается назад и загружает заднюю часть автомобиля. Сцепление задних шин с покрытием дороги увеличивается. Автогонщики, зная об этом, умело используют загрузку задних колес для стабилизации автомобиля, чтобы нейтрализовать избыточную или недостаточную поворачиваемость.
Рис. 7. ДИНАМИЧЕСКОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ВЕСА ПРИ ТОРМОЖЕНИИ
Вес, действующий на переднюю часть автомобиля увеличивается, соответственно задок автомобиля разгружается. Гонщики используют этот эффект облегчения задней оси, чтобы искусственно вызвать занос автомобиля, помогающий пройти поворот на большой скорости.
Линия, проведенная через крышу до самой дороги через центр тяжести автомобиля, называется вертикальной осью. В момент заноса машина начинает вращаться вокруг этой вертикальной оси. Для большинства водителей такая ситуация часто оказывается полной неожиданностью (рис. 8).
Рис. 8. ВРАЩЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ
В момент заноса машина начинает вращаться вокруг этой вертикальной оси. Для большинства водителей такая ситуация часто оказывается полной неожиданностью.
Однажды мой приятель захотел прокатить меня с ветерком на своей новой машине, а заодно и удивить мастерством вождения на загородном шоссе. Он без промедления ринулся обгонять длинный хвост машин, да слишком поздно включил пониженную передачу, перешел с четвертой на третью. Это я подметил сразу. Но расстояние между машинами справа не позволило ему втиснуть машину, а мы неотвратимо приближались к крутому правому повороту впереди. Приятель решил, что успеет обогнать следующие две машины и юркнуть в то спасительное свободное место, что было перед ними. Почти успел, но его возвращение в правый ряд после обгона практически совпало с началом поворота. Он резко бросил газ, и, как только начал поворачивать руль, наш автомобиль поплыл задней осью в сторону. «Газу, газу», – закричал я. Мой приятель подчинился и поймал вышедшую из-под контроля машину. Если бы он начал тормозить в этот критический момент на входе в поворот, как поступают, увы, в любой аварийной ситуации большинство водителей (а среди них многие считают себя асами), шанс на выход из этой ситуации был бы сведен к нулю.
Какие силы действовали в этот момент на машину, и как удалось изменить их расстановку. Шины задней оси потеряли сцепление из-за резкого перемещения веса. Замедление было вызвано сбросом газа, вследствие чего произошло перемещение веса вперед. Поворот руля вызвал перемещение веса на внешние колеса. Это означает, что давление на определенные колеса изменилось, следовательно, изменилось и их сцепление с дорогой. В нашем случае перемещение веса шло одновременно в двух направлениях: продольном и поперечном. Идеальная ситуация, в результате которой автомобиль едва ли не всегда норовит выйти из-под контроля. Водитель хотел изменить направление, во что бы то ни стало заставить машину повернуть, в то время когда она опиралась практически всем своим весом на одно-единственное внешнее к повороту переднее колесо. А для замедления или изменения направления движения массы автомобиля к ней требуется приложить силу. Но площади контакта с дорогой одного-единственного колеса для того, чтобы эта сила подействовала, явно недостаточно. Что же произошло, когда водитель прибавил газ? Вес перераспределился назад, и задние колеса обрели сцепление (внешние больше, внутренние меньше), что и остановило начинающийся занос задней оси. Прибавляя газ, водитель чисто интуитивно немного повернул руль обратно – «распустил» машину, добавил нагрузки на внутренние к повороту колеса.
Гонщики в аналогичных ситуациях поступают точно так же. Они точно знают, как автомобиль будет реагировать на перемещение веса, а обычный водитель о перемещении веса часто не задумывается. А любое изменение направления или характера движения, будь то ускорение или замедление, поворот налево или направо, обязательно сопровождается перемещением веса, которое изменяет сцепление шин с дорогой. Конечно, автолюбителю не обязательно уметь филигранно направлять свой автомобиль в повороты с головокружительной скоростью, как делает автогонщик, умело использующий перемещение веса в свою пользу. Но знать элементарные законы физики, сопровождающие автомобиль в движении, он обязан.
Если предположить, что предстоит ездить по абсолютно гладкой поверхности, например как сукно бильярдного стола или поверхность ледяного катка, то о вертикальном перемещении веса автомобиля говорить не придется. На практике дорога – это волнистый асфальт, бугры, крутые подъемы и спуски, ямы и другие неровности.
Представим ситуацию: машина въехала с большой скоростью на бугор. Кузов устремляется вверх, подвеска разгружается, и в этот момент водитель решил изменить направление движения. Это ошибка. Именно в это мгновение контакт шин автомобиля с дорогой очень слабый. А буквально через секунду, когда кузов автомобиля опустится, шины вновь обретут сцепление, причем еще большее, чем до подскока. В этот момент машина чутко откликнется на поворот руля (рис. 9).
Машина въехала с большой скоростью на бугор: кузов устремляется вверх, подвеска разгружается – в это мгновение контакт шин автомобиля с дорогой очень слабый или отсутствует вовсе.
Поведение автомобиля на буграх очень хорошо изучили раллисты. Они проносятся по ним с такой скоростью, что автомобиль взлетает высоко в воздух, и поэтому называются у них такие неровности не иначе как трамплины.
На поведение автомобиля в повороте, на его устойчивость оказывает влияние также и принцип конструкции автомобиля: передний, задний или полный привод, расположение двигателя. Важную роль играет и развесовка машины – в какой пропорции вес распределяется между передней и задней осью. Разумеется, автомобили с современными многорычажными подвесками охотнее исполняют волю водителя в поворотах, чем те, у которых подвески устаревшего образца. Но это чисто технические причины. Огромную роль играет и величина сил, действующих на машину в поворотах. Водители, не вникая в подробности, говорят в данном случае о том, как держат шины – хорошо или плохо? Влияет на устойчивость и дополнительный вес – едет ли водитель один или с пассажирами, есть ли тяжелый багаж, много ли топлива в баке. Ускорение в повороте, конструкция подвесок, давление в шинах, торможение – все это может самым непосредственным образом повлиять на то, какие шины – передние или задние – начнут терять сцепление первыми? Это очень важный вопрос.
Помните, что мы говорили про снос или занос? Если скользят передние шины, то это снос или недостаточная поворачиваемость. Если задние, то мы имеем дело с заносом, и это называется избыточной поворачиваемостью. Если скользят все четыре шины одновременно – это нейтральная поворачиваемость (рис. 10). Понятно, что последний вариант предпочтительнее, так как он не предусматривает вращение автомобиля вокруг вертикальной оси. Если автомобиль поворачивает в повороте, в то время когда водитель не крутит руль, то это и будет называться поворачиваемостью. Рассмотрим более подробно, что это такое.
Рис. 10. ЭТА СХЕМА НАГЛЯДНО ДЕМОНСТРИРУЕТ РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ ПОВОРАЧИВАЕМОСТИ:
1. Недостаточная поворачиваемость возникает, когда угол увода передних шин больше, чем у задних. Это снос передних колес, характеризующийся нежеланием автомобиля поворачивать. Траектория движения в повороте распрямляется.
2. Избыточная поворачиваемость возникает, когда угол увода задних шин больше, чем у передних. Это занос задних колес, когда машина поворачивает больше, чем того желает водитель.
3. При нейтральной поворачиваемости углы увода передних и задних шин – одинаковые.
Вначале небольшой экскурс в теорию движения автомобиля, вернее в тот подраздел, где рассматривается увод колес в повороте. Представим себе, что водитель повернул колеса в повороте на определенный угол. На маленькой скорости машина пошла по заданному радиусу. Если описать окружность, то она будет иметь определенный диаметр, независимо от того, сколько кругов по ней накатать (угол поворота колес остается неизменным). Начнем увеличивать скорость и увидим, что диаметр нашей окружности начал увеличиваться. Это увеличение вызывает увод шин, направление пятна контакта с покрытием площадки начало смещаться относительно диска колеса. Теоретическое направление качения шины стало отличаться от реального, заданного определенным поворотом руля. Простыми словами, направление шины стало отличаться от направления диска колеса (рис. 11). Именно этот угол, определяющий разницу теоретического и реального направления шины, и показывает величину увода, который привел к увеличению радиуса нашей окружности. Поедем еще быстрее. В какой-то момент сцепление шин достигнет критического значения, и они начнут скользить. Одновременно все четыре? Это не худший вариант, так как в этом случае скольжение просто еще больше увеличит диаметр окружности, но не вызовет вращение автомобиля вокруг вертикальной оси. Такое поведение автомобиля в момент потери сцепления и скольжения всех четырех шин и называют нейтральной поворачиваемостью. Ее характеризует то, что все четыре колеса имеют одинаковый угол увода. Именно так стараются настроить свои болиды автогонщики, что позволяет им полностью контролировать их поведение на больших скоростях в поворотах.
Рис. 11. УГОЛ УВОДА ШИНЫ
А – прямо
Б – направление движения
В – направление управляемого колеса
При увеличении скорости в повороте наступает момент, когда направление, куда смотрит шина, несколько отличается от того, куда в действительности сориентирован обод колеса. Угол между направлением качения шины и плоскостью вращения колеса называется углом увода.
На практике часто бывает по-другому: то передние колеса начнут скользить первыми, то задние. В первом случае угол увода передних колес будет больше, чем у задних. Машина перестанет слушаться повернутых передних колес и будет стремиться уйти от окружности по касательной. Это типичный пример сноса передней оси, а поведение автомобиля в такой ситуации называется недостаточной поворачиваемостью.
Если первыми сорвутся в скольжение задние колеса, это вызовет избыточную поворачиваемость, которую характеризует больший угол увода задних колес. Это классический пример заноса, когда задок машины норовит обогнать передние колеса, разворачивая ее носом к вершине поворота.
Смоделировать различные проявления поворачиваемости можно на площадке на одном и том же автомобиле. Для этого перед началом движения по окружности надо сначала спустить наполовину давление в передних шинах, чтобы они быстрее потеряли сцепление и начался снос передка. Затем восстановить давление в передних шинах и спустить наполовину в задних, что вызовет занос.
Зачем это знать обычному водителю? Любой автомобиль с нормальной загрузкой и средним сцеплением шин будет запрограммирован на определенное поведение в критической ситуации в повороте. Предположим, если речь идет о переднем приводе – проявится недостаточная поворачиваемость. Тот же самый автомобиль, но уже при других условиях, например, с полной загрузкой и на скользком покрытии при превышении критичной скорости, продемонстрирует избыточную поворачивае-мость, характерную для заднего привода. Главное понять, что водителя, который не знает, как поведет себя автомобиль в критической ситуации, какие ответные действия помогут ему не потерять контроль над ситуацией, нельзя назвать безопасным. Водитель обязан точно знать, что может случиться на дороге и как с этим бороться.
Конструкторы стараются придать своим творениям нейтральные качества в критических ситуациях. Именно это имеют в виду журналисты, описывая норов автомобильной новинки, сообщая читателю: «Управляемость выше всяких похвал». Но не все производители «вживляют» в свою продукцию характер нейтральной поворачиваемости, как например, спортивные модели БМВ и «порше».
Как застраховаться от неумелых действий водителей за рулем мощного и быстроходного автомобиля? Скорее всего, это будет выглядеть таким образом: влетая в поворот с завышенной скоростью, неопытный водитель испугается, резко бросит педаль газа и еще круче повернет руль, что вызовет занос задка. Именно поэтому инженеры стараются придать спортивным автомобилям склонность к недостаточной поворачиваемости, по крайней мере в первый момент скольжения шин. Такой характер поведения автомобиля будет несколько противостоять склонности к заносу задней оси в данных условиях. Но в целом заднеприводные автомобили сохраняют нейтральную поворачиваемость в начале скольжения, что в предельных режимах все равно выльется в избыточную поворачиваемость или занос. Точно так же переднеприводные автомобили могут сначала в скольжении демонстрировать нейтральное поведение, но более глубокое скольжение все-таки закончится ярким проявлением недостаточной поворачиваемости или сносом (рис. 12) .
Движение по окружности – лакмусовая бумажка для проявления индивидуальных характеров машин с разными типами приводов. Задний привод тяготеет к избыточной поворачиваемости, передний – к недостаточной.
Нейтральная поворачиваемость характеризует машины с полным приводом.
Как и где проверить характер вашего автомобиля, его склонность к сносу и заносу? Для этого требуется площадка без ограждений, на которой можно безопасно выписывать окружность как минимум 30 м в диаметре. Чтобы быстро ехать на гоночной машине, гонщик обязательно проверяет поведение своей машины на тренировках. Он может, применяя те или иные приемы пилотирования, влиять на поведение машины или изменить настройки подвесок, чтобы добиться желаемой управляемости. Почему же подавляющее большинство водителей не желают проверить, как поведут себя их автомобили в критической ситуации?
Но главные проблемы начинаются, когда на автомобиль действуют сразу несколько сил. Например: автомобиль тормозит, потом поворачивает, причем вершина поворота находится на холме. Значит, на шины действуют силы отрицательного продольного ускорения, то есть торможения, бокового ускорения в повороте, да еще и вертикального, так как машину подбросило вверх. Причем не строго по указанным векторам, а во всех направлениях. Силы, действующие на шину в повороте, можно представить графически.
Но сначала, чтобы было понятнее, рассмотрим такую ситуацию: хозяйка налила вам в тарелку борщ, и вам следует проследовать с тарелкой в столовую. «Хорошо, что еще не до краев налила!» – бормочете вы и внимательно смотрите на тарелку, чтобы не пролить суп. А он так и норовит пролиться через край по направлению вперед и влево. Стоп! Почему вперед и влево? Да потому что вы только что затормозили в конце коридора и повернули вправо. Точно так же запас сцепления шин устремляется вперед и вправо при торможении и повороте влево на нашем графическом изображении. Посмотрите, как только вы снова пошли, суп устремился назад, точно так же как у автомобиля, трогающегося с места, загружается задняя ось, из-за чего сцепление задних шин возрастает.
Первым предложил использовать окружность для графического изображения работы шины в повороте профессор Вунибальд Камм (1893–1966), работавший в техническом университете в городе Штутгарт, в Германии. Вероятно, прежде чем господин Камм пришел к выводу, что можно графически изобразить запас сцепления шины в повороте, он так же покружил с тарелкой супа в руках. Только это был не борщ, а немецкий айнтопф, но на результаты эксперимента это не повлияло.
Итак, силы, действующие на шину в повороте, можно изобразить векторами. Эта сила может быть большой, средней или нулевой. Измерять ее нет никакой необходимости, для нашего графика это неважно (рис. 13). Важно только что длина стрелки изображает – максимум, половина стрелки – середину максимума и ноль – ничего. Направление стрелки возможно в любую сторону, поэтому обведем вокруг окружность. Расстояние от центра до окружности изображает в данном случае максимальное боковое или продольное ускорение. Что происходит на линии окружности? Это и есть зона турбулентности, здесь силы сцепления иссякают и уступают место силам скольжения. В этой зоне достигается максимальное сцепление шины с дорожным покрытием, шины находятся в состоянии контролируемой нестабильности. Окружность профессора Камма наглядно показывает, что тормозить и разгоняться в повороте можно, важно только правильно распределить соотношение сил продольных и поперечных ускорений. Конечно, на практике все намного сложнее, но это помогает понять принцип работы шины в повороте. Скажу по секрету, что благодаря этой теории и была изобретена антиблокировочная система тормозов.
График показывает, что в данном повороте при боковых ускорениях «В», мы можем тормозить настолько интенсивно «Б», чтобы результирующий вектор «Б» был не больше, чем окружность, определяющая предел сцепления шин.
На границе окружности шина теряет сцепление и автомобиль становится неуправляемым.
Поверхность полусферы профессора Камма (рис. 14) показывает вертикальное ускорение. Мы говорили о том, что вершина поворота может находиться на холме или на изломе. В этот момент машина станет легче, а вектор устремится в направлении поверхности полусферы, снижая сцепление шины с покрытием дороги. В этот момент способность шины поворачивать, разгоняться или тормозить сильно ограничена. За разгрузкой подвески последует ее сжатие, и неизбежно возникнет прижимная сила – вес машины увеличится, сцепление шин улучшится. Графически это показывается увеличением окружности, отодвигающей зону начала скольжения. Это самый подходящий момент, чтобы тормозить или поворачивать.
При проезде бугра автомобиль становится легче, и его возможности тормозить и поворачивать снижаются.
При проезде впадины – наоборот, окружность полусферы становится больше, значит, сцепление шин увеличивается под воздействием дополнительной нагрузки.
Подведем итог и суммируем вышесказанное. Управление автомобилем в движении создает силы, действующие на машину. Водитель может эти силы в процессе «борьбы» с дорогой и машиной увеличивать или уменьшать, но они все равно будут подчиняться законам физики. Грамотное управление автомобилем состоит в умении водителя понимать и не нарушать эти законы, а умело их использовать. Быстро, но безопасно ехать на автомобиле – значит умело балансировать на границе окружности профессора Камма (рис. 15) . А в балансе главное чувствовать перемещение веса и не перебарщивать с ним. Иначе ваш борщ выплеснется из тарелки!
Быстро, но безопасно ехать на автомобиле – значит умело балансировать на границе окружности. А в балансе главное чувствовать перемещение веса.
Физика и безопасность дорожного движения
Знание ПДД - это знание законов физики
Добрый день, ребята! ЗАПОМНИТЕ! Пешеходу следует помнить о том, что при переходе дороги могут возникнуть помехи его движению: он может поскользнуться, споткнуться, столкнуться со встречным пешеходом и т.п., следовательно, в этой ситуации безопаснее пропустить автомобиль. Скажите, о чем говорил Антон Павлович Чехов в этом высказывании?
Каждый из нас является участником дорожного движения. Законы движения надо знать и помнить всем: и водителям, и пешеходам. Сегодня объектом нашего исследования будет дорога и все участники движения. Мы постараемся рассмотреть правила дорожного движения с позиции законов физики.
Везде и всюду правила,
Их надо знать всегда.
Без них не выйдут в плаванье
Из гавани суда.
Выходят в рейс по правилам
Полярник и пилот.
Свои имеют правила
Шофер и пешеход.
2. По городу, по улице
Не ходят просто так.
Когда не знаешь правила,
Легко попасть впросак.
Все время будь внимательным
И помни наперед:
Свои имеют правила
Шофер и пешеход.
Помогать нам будут: автоинспектор дорожно-патрульной службы дядя Стёпа …
Он главный на дороге.
Он важный, как директор.
И смотрит взглядом строгим
На всех автоинспектор.
Чтоб правила движения
Шоферы соблюдали,
Стоит он днем и ночью
У края магистрали.
Машины непослушные
Он в ровный ряд построит,
И знают нарушители,
Что спорить с ним не стоит.
Следит он за порядком
Обгона, поворота.
Сигналы светофора
Не пропустил ли кто-то?
Он лихача накажет,
Чтоб ездил тот потише,
Не подвергал опасности
Девчонок и мальчишек.
Второй наш помощник высокоинтеллектуальный человечек Знайка из сказки Носова «Незнайка с нашего двора»
Песня «Гимн Знайки и его друзей»
Чтоб не лить напрасных слез и не ведать бед,
Надо на любой вопрос точный знать ответ.
Припев:
Над тайнами природы
Откроем мы завесу
Посредством приобщения
К научному прогрессу.
Чтобы в случае чего в панику не впасть,
Надо всем до одного заниматься всласть,
Чтобы воды бурных рек повернули вспять,
Надо в наш научный век все на свете знать.
Припев:
Над тайнами природы
Откроем мы завесу
Посредством приобщения
К научному прогрессу.
Что такое тормозной путь? (Тормозной путь автомобиля – расстояние, которое проходит автомобиль с момента начала торможения до полной остановки.)
Почему нельзя переходить дорогу перед близко идущим транспортом? (Физическое явление – инерция не даёт транспортному средству сразу остановиться)
Тормозной путь зависит от времени срабатывания тормозной системы (0,5 - 1,5 с), от начальной скорости движения, от максимального замедления, которое может развивать автомобиль (от состояния шин, качества дороги)
Зависимость тормозного пути от погодных условий.
Зависимость тормозного пути от скорости движения автомобиля.
Наиболее распространенные нарушения участниками дорожного движения.
Выписка из п.13.1 правил дорожного движения
Ребята, скажите, какие средства пассивной безопасности современного автомобиля вы знаете?
Самым распространенным средством пассивной безопасности современного автомобиля являются ремни безопасности. Во время движения пассажиры и водитель должны быть пристегнуты ремнями безопасности! Почему существует данное правило?
Ремни безопасности предназначены для предотвращения перемещения и удержания человека на месте в автомобиле при аварии.Принцип действия ремней безопасности основан на блокировании. При столкновении автомобиля с препятствием тело человека по инерции продолжает двигаться вперед. В этот момент ремень безопасности блокируется, фиксируя человека в сидении.
Ремни безопасности должны использоваться всегда - даже во время езды на транспортных средствах оборудованных подушками безопасности. Подушки безопасности автомобиля (airbag) предназначены для смягчения удара пассажиров в случае автомобильной аварии (столкновения, наезда на препятствие, жесткого приземления после прыжка, падения). Подушка безопасности представляет собой эластичную оболочку, наполняемую газом. Активация подушек безопасности происходит при ударе. В зависимости от направления удара активируются только определённые подушки безопасности.
Правила для пешеходов.
Стихотворение
Правил дорожных на свете немало,
Все бы их выучить вам не мешало.
И основное из правил движенья
Знать как таблицу должны умноженья!
Если хочешь живым и здоровым остаться, –
На мостовой не играть, не кататься!
Футбол – хорошая игра
На стадионе, детвора.
Хоккей – игра на льду зимой.
Но не играй на мостовой!
Цеплять крючком машины борт –
Опасный и ненужный спорт.
Щади здоровье, жизнь щади
И за движением следи.
И проспекты, и бульвары,
Всюду улицы шумны.
Проходи по тротуару
Только с правой стороны.
Тут шалить, мешать народу
Запрещается!
Быть примерным пешеходом
Разрешается!
Юные граждане Тани и Пети,
Твердо запомните правила эти.
Где улицу надо тебе перейти,
О правиле помни простом:
С вниманьем налево сперва посмотри,
Направо взгляни потом.
Запрещающие знаки необходимо знать и пешеходам, и водителям. Почему запрещающие знаки отмечены красным цветом? (Лучи света в зависимости от его цвета по - разному распространяются в атмосфере. Лучи красного цвета имеют наибольшую длину волны, наибольшую скорость распространения и расходятся с наименьшими потерями. Следовательно, именно на красный свет наш глаз отреагирует быстрее всего. В темное время суток и даже в туман они видны на значительном расстоянии.)
Хотя в нашем поселке их нет, но мы обязаны поговорить и о нем – светофоре.
Чтоб тебе помочь
Путь пройти опасный,
Горит и день и ночь,
Зеленый, желтый, красный.
Наш домик светофор -
Мы три родные брата,
Мы светим с давних пор
В дороге всем ребятам.
Мы три чудесных цвета,
Ты часто видишь нас,
Но нашего совета
Не слушаешь подчас.
Самый строгий - красный свет.
Если он горит: Стой!
Дороги дальше нет,
Путь для всех закрыт.
Чтоб спокойно перешел ты,
Слушай наш совет: Жди!
Увидишь скоро желтый
В середине свет.
А за ним зеленый свет
Вспыхнет впереди,
Скажет он:
- Препятствий нет,
Смело в путь иди.
Коль выполнишь без спора
Сигналы светофора,
Домой и в школу попадешь,
Конечно, очень скоро.
Объясните, почему именно эти три цвета используют в работе светофора?
(Именно эти три цвета наиболее хорошо воспринимаются глазом человека по своим физическим параметрам (длине волны) Глаза человека на свет различной длины волны реагируют с большей или меньшей чувствительностью. Выбор разрешающего зеленого света обусловлен максимальной приближенностью этого цвета к уровню наиболее ясно воспринимаемой части спектра. Он виден в отличие других цветов светофора с максимально большого расстояния)
Для чего промежуточный желтый цвет?
(Желтый свет светофора недаром называют предупреждающим. Он нужен для того, чтобы водитель заблаговременно до начала красного сигнала начал тормозить, при этом учитывается такое физическое явление, как инерция.)
Сила трения
Для чего осенью на трамвайный линиях вывешивается знак «Осторожно, листопад»
(Влажные листья, вода, создавая смазку, уменьшают силу трения, что значительно увеличивает тормозной путь.)
Сила трения
Что означает данный знак? (Шипованная резина)
Для чего в транспортных средствах, имеющих шипованные шины, устанавливают такой знак? (Этот знак означает для сзади идущих машин - Держи дистанцию. Укороченный тормозной путь.
Транспортные средства, у которых установлены шины с шипами, на обледенелом покрытии имеют более высокую эффективность торможения и укороченный тормозной путь, который примерно в 2 раза меньше, чем тормозной путь транспортных средств без шипов.)
Законы оптики
(Такие наклейки в темноте начинают светиться и становятся очень заметными. На самом деле в наклейке нет ни лампочек, и она ни как не подсвечивается; свечение происходит за счет отражения света материалом, из которого и изготовлена светоотражающая наклейка.)
А теперь отгадайте загадки:
Тем прибором выявляют
Тех, кто скорость превышает.
Говорит локатор строгий:
- Нарушитель на дороге! Радар
Все водителю расскажет,
Скорость верную укажет.
У дороги, как маяк,
Добрый друг - … Дорожный знак
Красный круг, а в нем мой друг,
Быстрый друг - велосипед.
Знак гласит: здесь и вокруг
На велосипеде проезда нет. Езда на велосипедах запрещена
Примостился над дорогой
И моргает очень много,
Изменяя каждый раз
Цвет своих округлых глаз. Светофор
Бежит, иногда гудит.
В два глаза зорко глядит.
Только красный свет настанет –
Он в момент на месте встанет. Автомобиль
Слог мой первый спать велит,
Средний - в музыке звучит,
А последний меру знает;
Целым скорость измеряют. Спидометр
Подведение итогов:
В жизни много опасностей и одна из них - дорога, чтобы уберечь свою жизнь, мы должны знать Правила дорожного движения и выполнять их, ведь жизнь самое ценное, что есть у человека.
Законы физики неумолимы. Их действие нельзя отменить по вашему желанию. Они действуют всегда и везде. Мы должны их знать и правильно использовать. Физика - это не просто сухие законы и четкие формулы. Физика помогает нам ориентироваться в окружающем мире, физика должна сделать нашу жизнь безопасной.
