Авто  | Автор: | Добавлено: 2015-03-23

Исследование длины тормозного пути от состояния дороги

По дорогам проезжают миллионы автомобилей, которые подчиняются Правилам дорожного движения Российской Федерации утверждённым Постановлением Совета Министров – Правительством Российской Федерации.

Настоящие правила устанавливают единый порядок по всей территории Российской Федерации.

Водитель должен вести транспортное средство со скоростью, не превышающей установленного ограничения, учитывая при этом интенсивность движения, особенности и состояние транспортного средства и груза, дорожные и метеорологические условия, в частности видимость в направлении движения скорость должна обеспечивать водителю возможность постоянного контроля за движением транспортного средства для выполнения Правил.

При возникновении опасности для движения, которое водитель в состоянии обнаружить, он должен принять возможные меры к снижению скорости вплоть до остановки транспортного средства.

ПДД должны строго следовать и пешеходы. В настоящее время резко увеличилось количество транспортных средств на дорогах. Водитель транспортного средства обязан уступать дорогу пешеходам, переходящим проезжую часть по нерегулируемому пешеходному переходу.

На регулируемых пешеходных переходах при включении разрешающего знака светофора водитель должен дать возможность пешеходам закончить переход проезжей части данного направления.

Нарушение ПДД пешеходом, водителем, иным участником движения, создавшим помехи в движении транспортных средств, облагаются штрафом в размере 300 рублей.

Но, тем не менее, ежедневно на дорогах РФ происходят различные ДТП, связанные с нарушением движения не только со стороны водителей, но и по вине пешеходов.

Переходя, регулируемые и нерегулируемые перекрёстки, пешеходы должны учитывать состояние дороги при различных климатических условиях.

При движении по сухому, мокрому или обледенелому покрытию между колёсами автомобиля и покрытием действует сила трения.

Обычно сила трения скольжения меньше на мокрых и обледенелых дорогах, чем между сухими поверхностями.

Обратим внимание на рисунок

Далеко не все пешеходы знают, что в зависимости от условий торможения со скоростью 60 км/ч остановочный путь может составлять как 25, так и 150 метров.

Пешеходы должны об этом помнить и быть бдительными с учетом состояния дороги.

Сила трения всегда направлена в противоположную сторону движения тела.

Эта сила действует вдоль поверхности тел при их непосредственном соприкосновении.

Силы трения во всех случаях препятствуют относительному движению соприкасающихся тел. При некоторых условиях силы трения делают это движение невозможным. Однако силы трения не только тормозят движение тел. В ряде практически важных случаев движение тела не могло бы возникнуть без действия сил трения.

Значение сил трения можно проследить на примере движущегося автомобиля . Сила трения Ft , действующая со стороны поверхности Земли на ведомые колеса, и сила сопротивления воздуха

F2 направлены назад и способны только затормозить движение. Единственной внешней силой, способной увеличить скорость автомобиля, является сила трения F3, действующая на ведущие колеса.

Если бы не было этой силы, автомобиль буксовал бы на месте, несмотря на вращение ведущих колес.

Точно так же сила трения, действующая на ступни ног, сообщает нашему телу ускорение, необходимое для того, чтобы начать движение или остановиться.

Работа двигателя, приводящего во вращение ведущие колеса, и усилия мышц ног вызывают появление сил трения.

Препятствуя проскальзыванию, сила трения совершает полезное дело, ускоряя машину или наше собственное тело. Но без усилия со стороны двигателя или мышц ног увеличение скорости за счет силы трения невозможно.

Таким образом, с одной стороны, нужно принимать все меры к уменьшению сил трения, препятствующих движению, смазывая трущиеся части двигателя и придавая машине форму, при которой сопротивление воздуха минимально, а с другой стороны, приходится увеличивать полезное трение, посыпая, к примеру, дорогу песком в гололед.

Силы трения зависят от состояния трущихся твердых поверхностей, а при движении твердого тела в воде или воздухе — от относительной скорости движения, от размеров и формы этого тела.

Трение — явление, сопровождающее нас везде и повсюду. В одних случаях оно полезно, и мы всячески стараемся его увеличить. В других — вредно, и мы ведем с ним борьбу.

Сначала мы остановимся на так называемом сухом трении, т. е. трении между поверхностями соприкасающихся твердых тел.

Трение покоя. Попробуйте сдвинуть пальцем лежащую на столе толстую книгу. Книга будет оставаться на месте до тех пор, пока действующая на нее сила не достигнет определенного значения. Факт этот совершенно привычный, но, если вдуматься, достаточно странный и непонятный.

Ведь что это значит? Вы приложили к книге некоторую силу, направленную, скажем, вдоль поверхности стола, а книга остается в покое. Следовательно, между книгой и поверхностью стола возникает сила, направленная против той силы, с которой вы действуете на книгу, и в точности равная ей по модулю. Вы с большей силой толкаете книгу, но она по-прежнему остается на месте.

Значит, и сила F трения настолько же возрастает.

Силу трения, действующую между двумя телами, неподвижными относительно друг друга, называют силой трения покоя.

Если на тело действует сила F, параллельная поверхности, на которой оно находится и тело при этом остается неподвижным, то это означает, что на него действует сила трения покоя FTp, равная по модулю и направленная в противоположную сторону силе F.

Следовательно, сила трения покоя определяется действующей на него силой

. Иначе говоря, когда ускорение тела равно нулю, сила трения равна по модулю и противоположна по направлению той силе, которая наряду с трением действует на тело параллельно поверхности его соприкосновения с другим телом. Если параллельно этой поверхности другие силы не действуют, то трение покоя будет равно нулю.

Наибольшее значение силы трения, при котором скольжение еще не наступает, называется максимальной силой трения покоя. Если действующая на покоящееся тело сила хотя бы немного превысит максимальную силу трения покоя, то тело начнет скользить.

Для определения максимальной силы трения покоя существует весьма простой, но не очень точный количественный закон. Нагрузим брусок гирей того же веса,что и сам брусок.

При этом сила с которой брусок действует на стол перпендикулярно поверхности стола, увечится в 2 раза. Но сила согласно третьему закону Ньютона равна по модулю и противоположна по направлению силе нормальной реакции опоры N2, действующей на брусок со стороны стола, Следователь- но, и сила N2 увеличится в 2 раза. Если мы теперь снова измерим максимальную силу трения покоя, то увидим, что она увеличилась во столько раз, во сколько раз увеличилась сила N2, т. е. в 2 раза.

Нагружая брусок различными гирями и измеряя каждый раз максимальную силу трения покоя, мы убедимся в том, что максимальное значение модуля силы трения покоя пропорционально модулю силы нормальной реакции опоры. Этот закон впервые установил экспериментально французский физик Кулон.

Если обозначить модуль максимальной силы трения покоя через Fтр. макс, то можно записать: где ( — коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом трения покоя. Коэффициент трения характеризует обе трущиеся поверхности и зависит не только от материала этих поверхностей, но и от качества их обработки. Коэффициент трения определяется экспериментально.

От площади соприкосновения тел максимальная сила трения покоя не зависит. Если положить брусок на меньшую грань, то Fтр. макс не изменится.

Сила трения покоя меняется в пределах от нуля до максимального значения, равного. За счет чего может происходить изменение силы трения?

Дело здесь вот в чем. При действии на тело некоторой силы F оно слегка (незаметно для глаза) смещается, и это смещение продолжается до тех пор, пока микроскопические шероховатости поверхностей не расположатся относительно друг друга так, что, зацепляясь одна за другую, они приведут к появлению силы, уравновешивающей силу F.

При увеличении силы F тело опять чуть-чуть сдвинется так, что мельчайшие неровности поверхностей по-иному будут цепляться друг за друга, и сила трения возрастет. И лишь при F > Fтp. мaкс ни при каком взаимном расположении шероховатостей поверхности сила трения не в состоянии уравновесить силу F, и начнется скольжение.

При ходьбе и беге на подошвы ног действует сила трения покоя, если только ноги не скользят. Такая же сила действует на ведущие колеса автомобиля. На ведомые колеса также действует сила трения покоя, но уже тормозящая движение, причем эта сила значительно меньше силы, действующей на ведущие колеса (иначе автомобиль не смог бы тронуться с места).

В давнее время, когда не очень хорошо представляли себе способность силы трения покоя принимать различные значения, сомневались, что паровоз сможет ехать по гладким рельсам. Думали, что трение, тормозящее ведомые колеса, будет равно силе трения, действующей на ведущие колеса. Предлагали даже делать ведущие колеса зубчатыми и прокладывать для них специальные зубчатые рельсы.

Трение скольжения. При скольжении сила трения зависит не только от состояния трущихся поверхностей, но и от относительной скорости движения тел, причем эта зависимость от скорости является довольно сложной. Опыт показывает, что часто (хотя и не всегда) в самом начале скольжения, когда относительная скорость еще мала, сила трения становится несколько меньше максимальной силы трения покоя. Лишь затем, по мере увеличения скорости, она растет и начинает превосходить – Fтp. макс.

Вы, вероятно, замечали, что тяжелый предмет, например ящик, трудно сдвинуть с места, а потом двигать его становится легче. Это как раз и объясняется уменьшением силы трения при появлении скольжения с малой скоростью.

Зависимость модуля силы трения скольжения от модуля относительной скорости тел показана на (рис. 4). При не слишком больших относительных скоростях движения сила трения скольжения мало отличается от максимальной силы трения покоя. Поэтому приближенно можно считать ее постоянной и равной максимальной силе трения покоя:

Важная особенность силы трения скольжения состоит в том, что она всегда направлена противоположно относительной скорости соприкасающихся тел.

Силу трения скольжения можно уменьшить во много раз с помощью смазки — чаще всего тонкого слоя жидкости

Сила трения всегда направлена в противоположную сторону движения тела. Это значит, что и ускорение, которое сила трения сообщает телу, направлено против его скорости. Отсюда следует, что сила трения приводит к уменьшению числового значения скорости тела и если на тело действует только сила трения, то тело в конце концов останавливается.

Рассмотрим этот часто встречающийся случай.

Представим себе, что перед движущимся автомобилем неожиданно появилось какое-то препятствие, и водитель отключил двигатель и включил тормоз.

Начиная с этого момента, на автомобиль действует только постоянная сила трения, так как сила тяжести скомпенсирована силой реакции дороги; силой сопротивления воздуха можно пренебречь. Через некоторое время t автомобиль, пройдя расстояние l — так называемый тормозной путь, остановится. Найдем время t, нужное для остановки, и тормозной путь l.

Под действием силы трения Fтp автомобиль будет двигаться с ускорением.

Направим координатную ось X вдоль направления движения автомобиля (рис. 5). Сила трения и вызванное ею ускорение направлены в сторону, противоположную оси. Поэтому проекции этих векторов на ось X отрицательны, а по модулю равны модулям самих векторов. Следовательно,

Но , где и - проекция векторов и на ось Х. Обе проекции положительны, т. е. = v и =.

Нас интересует время t от начала торможения

(когда скорость автомобиля v = ) до остановки (когда его скорость равна нулю: v = 0). Поэтому можно написать и

Это важно знать всем. Найдем теперь тормозной путь l. Тормозной путь – это модуль проекции на ось Х вектора перемещения автомобиля за время t. Чтобы его вычислить, воспользуемся формулой: l = s =.

Но проще использовать формулу

В нашем случае

, v = 0.

Поэтому

Из формулы видно, что сила трения стоит в знаменателе. Чем она меньше, тем больше тормозной путь у транспортного средства. И водитель, при всем его желании не сможет остановить автомобиль мгновенно, если пешеход не учтет данных условий.

Таким образом, пройденный до остановки путь пропорционален квадрату начальной скорости. Если увеличить скорость автомобиля вдвое, то потребуется вчетверо больший путь до остановки. Это следует знать и помнить водителям автомашин и вообще всем, кто управляет транспортными средствами. Об этом нужно помнить и пешеходам, пересекающим оживленную улицу: для остановки движущихся тел нужны время и пространство.

Эксперименты, проведённые нашей группой.

Мы проверили на сухом, мокром и ледяном покрытии при сообщённой одинаковой скорости и одинаковом времени, какой путь пройден опытной машинкой.

Состояние покрытия Скор. Время движения Тормозной путь машинки машинки

Сухое асфальтовое - const 3 сек 1,5 метра

Мокрое асфальтовое - const 3 сек 2,3 метра

Лёд и снег на асфальте - const 3 сек 3,45 метра

То есть, согласно формулыу нас тормозной путь зависит только от силы трения.

Следовательно, на обледенелой, скользкой дороге тормозной путь машины. Теперь нам понятно, что ни одна машина не может остановиться сразу, как только захочет её хозяин.

Вот почему мы, пешеходы, должны быть особенно внимательны в плохую погоду, когда дорога скользкая, мокрая.

«Жизнь даётся человеку только раз, и прожить её надо так»

Дальше вы, конечно, помните.

Но чтобы прожить так или иначе, сначала надо её сохранить.

Помните, на улице надо быть ВНИМАТЕЛЬНЫМ ВСЕГДА.

Даже если вы находитесь на обозначенном переходе или островке безопасности, НЕ ЗАБЫВАЙТЕ:

- водитель может не успеть остановиться по разным причинам: дождь, снег, темнота, усталость.

- НЕ ПОЛАГАЙСЯ НА ВОДИТЕЛЯ!

ВАША ВНИМАТЕЛЬНОСТЬ – гарантия ВАШЕЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Комментарии


Войти или Зарегистрироваться (чтобы оставлять отзывы)