Ubrzanje, ubrzanje, inercija. Auto povećava brzinu

Automobil, bez obzira da li se kreće ili miruje, podliježe sili gravitacije (težine) usmjerenoj okomito prema dolje.

Gravitacija tjera točkove automobila na cestu. Rezultanta ove sile nalazi se u centru gravitacije. Raspodjela težine vozila duž osovina ovisi o lokaciji težišta. Što je težište bliže jednoj od osi, to će biti veće opterećenje na toj osovini. Na putničkim automobilima osovinsko opterećenje je raspoređeno približno jednako.

Položaj centra gravitacije, ne samo u odnosu na uzdužnu osu, već i po visini, ima veliki uticaj na stabilnost i upravljivost automobila. Što je težište više, automobil će biti manje stabilan. Ako je automobil na horizontalnoj površini, tada je sila gravitacije usmjerena okomito prema dolje. Na nagnutoj podlozi se dijeli na dvije sile (vidi sliku): jedna od njih pritišće kotače na površinu puta, a druga teži da prevrne automobil. Što je viši centar gravitacije i veći ugao nagiba automobila, to će prije biti poremećena stabilnost i automobil se može prevrnuti.

Tokom vožnje, osim gravitacije, na automobil djeluje i niz drugih sila, za čije savladavanje je potrebna snaga motora.

Na slici je prikazan dijagram sila koje djeluju na automobil tokom vožnje. To uključuje:

• sila otpora kotrljanja utrošena na deformaciju gume i puta, trenje gume o kolovoz, trenje u ležajevima pogonskih točkova itd.;
• sila otpora dizanja (nije prikazana na slici), u zavisnosti od težine automobila i ugla podizanja;
• sila otpora zraka, čija veličina ovisi o obliku (aerodinamičnosti) automobila, relativna brzina njegovo kretanje i gustina vazduha;
• centrifugalna sila koja se javlja dok se automobil kreće oko zavoja i usmjerena je u smjeru suprotnom od skretanja;
• sila inercije kretanja, čija se veličina sastoji od sile potrebne za ubrzanje mase automobila u njegovom kretanje napred, i sila potrebna za ugaono ubrzanje rotirajućih dijelova automobila.

Vozilo se može kretati samo ako njegovi točkovi imaju dovoljno prianjanje na površini puta.

Ako je vučna sila nedovoljna (manja od vučne sile na pogonskim kotačima), tada kotači proklizavaju.

Snaga vuče na putu zavisi od težine točka, stanja površine puta, pritiska vazduha u gumama i dezena gazećeg sloja.

Za određivanje uticaja stanja na putu na vučnu silu koristite koeficijent prianjanja, koji se utvrđuje dijeljenjem vučne sile pogonskih točkova automobila sa težinom automobila na tim točkovima.

Koeficijent prianjanja zavisi od vrste površine puta i njenog stanja (prisustvo vlage, prljavštine, snijega, leda); njegova vrijednost je data u tabeli (vidi sliku).

Na cestama s asfaltno betonskim kolovozom koeficijent prianjanja naglo opada ako na površini ima mokre prljavštine i prašine. U tom slučaju prljavština stvara film koji naglo smanjuje koeficijent prianjanja.

Na cestama s asfaltno-betonskim kolnikom po vrućem vremenu, na površini se pojavljuje masni film izbočenog bitumena, koji smanjuje koeficijent prianjanja.

Smanjenje koeficijenta prianjanja između kotača i ceste također se opaža sa povećanjem brzine. Dakle, povećanjem brzine vožnje na suhom putu sa asfalt betonskim kolovozom sa 30 na 60 km/h, koeficijent prianjanja opada za 0,15.

Ubrzanje, ubrzanje, izlazak

Snaga motora se troši na pogon pogonskih kotača automobila i savladavanje sila trenja u mehanizmima prijenosa.

Ako je veličina sile kojom se pogonski kotači rotiraju, stvarajući vučnu silu, veća od ukupne sile otpora kretanju, tada će se automobil kretati ubrzano, tj. sa ubrzanjem.

Ubrzanje je povećanje brzine u jedinici vremena. Ako je vučna sila jednaka silama otpora kretanju, tada će se automobil kretati bez ubrzanja ravnomjernom brzinom. Što više maksimalna snaga motora i što je manja vrijednost ukupnih sila otpora, to je više brži autoće stići podešenu brzinu.

Osim toga, na brzinu ubrzanja utječu težina vozila, prijenosni omjer mjenjača, završni pogon, broj brzina i aerodinamika automobila.

Tokom vožnje se akumulira određena zaliha kinetičke energije, a automobil dobija inerciju. Zahvaljujući inerciji, automobil se može kretati neko vrijeme s ugašenim motorom - trčanjem. Iskorenjivanje se koristi za uštedu goriva.

Kočenje automobila

Kočenje automobila je od velikog značaja za bezbednost saobraćaja i zavisi od njegovih kočionih kvaliteta. Što su kočnice bolje i pouzdanije, brže možete zaustaviti automobil u pokretu i što je veća brzina koju možete kretati, a samim tim i veća će biti njegova prosječna brzina.

Dok se vozilo kreće, akumulirana kinetička energija se apsorbuje tokom kočenja. Kočenje je potpomognuto silama otpora vazduha, otpora kotrljanja i otpora pri penjanju. Na padini nema rastućih sila otpora, a inerciji automobila se dodaje komponenta gravitacije koja otežava kočenje.

Pri kočenju se javlja sila kočenja između točkova i puta, suprotno smeru vučne sile. Kočenje zavisi od odnosa između sile kočenja i sile vuče. Ako je vučna sila između točkova i puta veća od sile kočenja, automobil će kočiti. Ako je sila kočenja veća od vučne sile, onda kada se kotači koče, oni će kliziti u odnosu na cestu. U prvom slučaju, prilikom kočenja, kotači se kotrljaju, postepeno usporavajući svoju rotaciju, a kinetička energija automobila pretvara se u toplinsku energiju, zagrijavanje kočione pločice i diskovi (bubnjevi). U drugom slučaju, točkovi prestaju da se okreću i klizit će po putu, pa će se većina kinetičke energije pretvoriti u toplotu trenja između guma i puta. Kočenje sa zaustavljenim točkovima pogoršava upravljivost vozila, posebno na klizav put, i vodi do ubrzano trošenje gume

Najveća sila kočenja može se postići samo kada su kočni momenti na točkovima proporcionalni opterećenjima na njima. Ako se takva proporcionalnost ne poštuje, tada se sila kočenja na jednom od kotača neće u potpunosti iskoristiti.

Efikasnost kočenja se ocjenjuje pomoću put kočenja i količinu usporavanja.

Put kočenja je udaljenost koju automobil prijeđe od početka kočenja do potpunog zaustavljanja. Usporenje vozila je iznos za koji se brzina vozila smanjuje u jedinici vremena.

Upravljanje vozilom

Upravljivost automobila se odnosi na njegovu sposobnost da promijeni smjer.

Kada vozite pravolinijski, to je veoma važno upravljivim točkovima nije se samovoljno okretao i vozač ne bi morao da ulaže napore da održi točkove u željenom pravcu. Vozilo je opremljeno stabilizacijom upravljanih točkova u položaju za vožnju smjer naprijed, što je postignuto uzdužni ugao nagib ose okretanja i ugao između ravnine rotacije točka i vertikale. Zahvaljujući uzdužnom nagibu, točak je postavljen tako da se njegova tačka oslonca u odnosu na upravljačku osovinu pomera unazad za određenu količinu A i njegov rad je sličan valjku (vidi sliku).

Prilikom poprečnog naginjanja, okretanje točka je uvijek teže nego vraćanje u prvobitni položaj – kretanje po pravoj liniji. To se objašnjava činjenicom da kada se kotač okreće, prednji dio automobila se podiže za određenu količinu b(vozač primenjuje relativno više sile na volan).

Da bi se upravljani točkovi vratili u pravolinijski položaj, težina vozila pomaže okretanje točkova i vozač primenjuje blagu silu na volan.

Na automobilima, posebno onima sa niskim pritiskom vazduha u gumama, dolazi do bočnog proklizavanja. Bočno proklizavanje nastaje uglavnom pod utjecajem bočne sile, što uzrokuje bočno otklon gume; u ovom slučaju kotači se ne kotrljaju pravolinijski, već se pomiču u stranu pod utjecajem bočne sile (vidi sliku).

Oba točka na prednjoj osovini imaju isti ugao klizanja. Kada se točkovi pomeraju, radijus okretanja se menja, koji se povećava, smanjujući sposobnost okretanja automobila, ali se stabilnost u vožnji ne menja.

Kada kotači zadnje osovine proklizavaju, radijus okretanja se smanjuje, što je posebno vidljivo ako je kut klizanja zadnji točkovi više od prednjih, stabilnost kretanja je poremećena, automobil počinje da "zavija" i vozač stalno mora da koriguje smer kretanja. Da bi se smanjio efekat klizanja na upravljanje vozilom, pritisak vazduha u gumama prednjih točkova treba da bude nešto manji od pritiska na zadnjim točkovima. Što je veća bočna sila koja djeluje na automobil, na primjer, na oštro skretanje gde nastaju velike centrifugalne sile.

Proklizavanje automobila

Proklizavanje je bočno proklizavanje zadnjih točkova dok vozilo nastavlja da se kreće napred. Ponekad proklizavanje može uzrokovati rotaciju automobila oko svoje vertikalne ose.

Klizanje može nastati kao posljedica brojnih razloga. Ako naglo okrenete upravljane kotače, može se pokazati da inercijske sile postaju veće od vučne sile kotača s cestom, što se posebno često događa na skliskim cestama.

Kada se nejednaka vučna ili sila kočenja primjenjuju na kotače s desne i lijeve strane, djelujući u uzdužnom smjeru, dolazi do momenta okretanja, što dovodi do proklizavanja. Neposredni uzrok proklizavanja pri kočenju su nejednake sile kočenja na točkovima iste osovine, nejednako prianjanje točkova desne ili leve strane na kolovoz ili nepravilan položaj tereta u odnosu na uzdužnu osu automobila. Razlog za proklizavanje automobila pri skretanju može biti i njegovo kočenje, jer se u ovom slučaju uzdužnoj sili dodaje bočna sila i njihov zbir može premašiti silu prianjanja koja sprječava proklizavanje (vidi sliku).

Da biste spriječili proklizavanje automobila, morate: zaustaviti kočenje bez isključivanja kvačila (kod automobila sa ručnim mjenjačem); okrenite točkove u pravcu klizanja.

Ove tehnike se izvode čim počne klizanje. Nakon što se klizanje zaustavi, morate poravnati kotače tako da klizanje ne krene u drugom smjeru.

Najčešće do klizanja dolazi kada snažno kočenje na mokrom ili zaleđenom putu proklizavanje se posebno brzo povećava pri velikoj brzini, tako da na klizavim ili zaleđenim putevima i pri skretanju morate smanjiti brzinu bez pritiskanja kočnica.

Prohodnost vozila

Sposobnost vozila za vožnju po zemlji je njegova sposobnost da se kreće dalje loši putevi i u terenskim uslovima, kao i savladavanje raznih prepreka na putu. Prohodnost se utvrđuje:

• sposobnost prevladavanja otpora kotrljanja pomoću vučnih sila na kotačima;
• ukupne dimenzije vozila;
• sposobnost vozila da savlada prepreke na putu.

Glavni faktor koji karakterizira sposobnost trčanja je omjer između najveće vučne sile koja se koristi na pogonskim kotačima i sile otpora kretanju. U većini slučajeva, prohodnost vozila je ograničena nedovoljnom vučom između točkova i puta, a samim tim i nemogućnošću korišćenja maksimalne vučne sile. Za procjenu sposobnosti vozila da prođe po zemlji, koristi se koeficijent težine prianjanja, koji se određuje dijeljenjem težine na pogonskim kotačima sa ukupnom masom vozila. Najveća sposobnost za kros imaju automobile u kojima se pokreću svi točkovi. U slučaju korištenja prikolica povećavaju ukupnu težinu, ali se ne mijenjaju težina zahvata, sposobnost trčanja naglo opada.

Na količinu prianjanja između pogonskih točkova i puta značajno utiču specifični pritisak guma na cestu i šara gazećeg sloja. Specifični pritisak je određen pritiskom težine točka na otisak gume. Na rastresitim tlima, upravljivost vozila će biti bolja ako je specifični pritisak manji. Na tvrdim i klizavim putevima, vuča se poboljšava sa višim specifičnim pritiskom. Guma s velikim uzorkom gazećeg sloja na mekim tlima imat će veći otisak i manji specifični pritisak, dok će na tvrdim tlima guma imati manji otisak i specifični pritisak se povećava.

Prohodnost vozila ukupne dimenzije određuje:

• uzdužni radijus prohodnosti;
• poprečni radijus prolaza;
• najmanja udaljenost između najnižih tačaka automobila i puta;
• prednje i zadnji ugao sposobnost prelaska na teren (uglovi prilaza i odlaska);
• horizontalni radijus okretanja;
• ukupne dimenzije automobila;
• visina težišta vozila.

Crveno svjetlo na semaforu upalilo se žuto, pa zeleno. Automobili uz napetu graju polijeću, onda se zvuk motora na trenutak stiša - vozači otpuštaju papučicu goriva i mijenjaju brzine, opet ubrzanje, opet trenutak zatišja i opet ubrzanje. Samo 100 metara nakon raskrsnice, tok automobila kao da se smiri i lagano se kotrlja do sljedećeg semafora. Samo jedan stari auto Moskvič je prošao raskrsnicu glatko i nečujno. Na slici se vidi kako je pretekao sve automobile i stigao daleko ispred. Ovaj automobil je prišao raskrsnici baš u trenutku kada se na semaforu uključilo zeleno svjetlo, vozač nije morao kočiti i zaustavljati automobil, a nakon toga nije morao ponovo ubrzavati. Kako to da se jedan automobil (pa čak i stari Moskvič male snage) kreće lako, bez napetosti, brzinom od oko 50 km/h, dok drugi, uz očitu napetost, postepeno povećavaju brzinu i dostižu brzinu od 50 km /h daleko nakon raskrsnice kada se Moskvič već približava sljedećem semaforu? Očigledno je da za ravnomerno kretanje zahtijeva znatno manje napora i potrošnje energije nego pri ubrzanju ili, kako kažu, pri ubrzanom kretanju.

Rice. Relativno slab auto može prestići snažnije ako se približi raskrsnici u trenutku kada se upali zeleno svjetlo i ne ulaže napore za pokretanje i ubrzanje.

Ali prije nego što naučite kako ubrzati automobil, morate zapamtiti neke koncepte.

Ubrzanje automobila

Ako automobil pređe isti broj metara svake sekunde, kretanje se naziva ravnomjerno ili ravnomjerno. Ako se put koji automobil prijeđe svake sekunde (brzina) promijeni, kretanje se naziva:

• sa povećanjem brzine - ubrzano
• pri smanjenju brzine - sporo

Povećanje brzine po jedinici vremena se zove ubrzanje, smanjenje brzine po jedinici vremena - negativno ubrzanje, ili usporavanje.

Ubrzanje se mjeri povećanjem ili smanjenjem brzine (u metrima u sekundi) po 1 sekundi. Ako se brzina poveća za 3 m/s u sekundi, ubrzanje je 3 m/s u sekundi ili 3 m/s/s ili 3 m/sec2.

Ubrzanje je označeno slovom j.

Ubrzanje jednako 9,81 m/s2 (ili zaokruženo na 10 m/s2) odgovara ubrzanju za koje je iz iskustva poznato da ima tijelo koje slobodno pada (zanemarujući otpor zraka), a naziva se ubrzanje zbog gravitacije. Označava se slovom g.

Ubrzanje automobila

Ubrzanje automobila se obično prikazuje grafički. Put je ucrtan na horizontalnu os grafika, a brzina je iscrtana na vertikalnoj osi i tačke koje odgovaraju svakom završenom segmentu putanje su iscrtane. Umjesto brzine na vertikalnoj skali, vrijeme ubrzanja može biti odgođeno, kao što je prikazano na grafikonu ubrzanja domaćih automobila.

Rice. Dijagram putanje ubrzanja.

Grafikon ubrzanja je kriva sa postupno opadajućim nagibom. Ramena krivine odgovaraju tačkama menjanja stepena prenosa gde ubrzanje na trenutak pada, ali često nisu prikazane.

Inercija

Auto ne može da ubrza iz mesta veća brzina, jer mora savladati ne samo sile otpora kretanju, već i inerciju.

Inercija- ovo je svojstvo tijela da održava stanje mirovanja ili stanje ravnomjernog kretanja. Iz mehanike je poznato da se nepokretno tijelo može pokrenuti (ili se može promijeniti brzina tijela koje se kreće) samo pod utjecajem vanjske sile. Prevazilazeći djelovanje inercije, vanjska sila mijenja brzinu tijela, drugim riječima, daje mu ubrzanje. Veličina ubrzanja je proporcionalna veličini sile. Što je masa tijela veća, to mora biti veća sila da se ovom tijelu da potrebno ubrzanje. Težina- ovo je količina proporcionalna količini supstance u organizmu; masa m jednaka je težini tijela G podijeljenoj sa ubrzanjem gravitacije g (9,81 m/s2):

m = G / 9,81, kg/(m/sec2)

Masa automobila se odupire ubrzanju sa silom Pj, ova sila se zove sila inercije. Da bi došlo do ubrzanja potrebno je stvoriti dodatnu vučnu silu na pogonskim kotačima, jednake snage inercija. To znači da sila potrebna da se savlada inercija tijela i da se tijelu da određeno ubrzanje j ispada proporcionalna masi tijela i ubrzanju. Ova sila je jednaka:

Pj = mj = Gj / 9,81, kg

Za ubrzanje kretanja automobila potrebna je dodatna potrošnja energije:

Nj = Pj*Va / 75 = Gj*Va / 270*9,81 = Gj*Va / 2650, hp

Za tačne proračune, jednadžbe (31) i (32) trebaju uključivati ​​faktor b (“delta”) - koeficijent rotirajućih masa, koji uzima u obzir utjecaj rotirajućih masa automobila (posebno zamašnjaka motora i kotača) na ubrzanje. onda:

Nj = Gj*Va*b / 2650, hp

Rice. Grafikoni vremena ubrzanja za domaće automobile.

Utjecaj rotirajućih masa leži u činjenici da je, osim savladavanja inercije mase automobila, potrebno "okrenuti" zamašnjak, kotače i druge rotirajuće dijelove automobila, trošeći dio snage motora na ovo. Vrijednost koeficijenta b može se smatrati približno jednakom:

b = 1,03 + 0,05*ik^2

gdje je ik omjer prijenosa u mjenjaču.

Sada, uzevši na primjer automobil ukupne težine 2000 kg, nije teško uporediti sile potrebne za održavanje kretanja ovog automobila po asfaltu brzinom od 50 km/h (ne uzimajući još u obzir otpor zraka) i da ga odmakne ubrzanjem od oko 2,5 m/sec2, uobičajenim za moderne putnička vozila.

Prema jednačini:

Pf = 2000*0,015 = 30, kg

Da bi se savladao otpor inercije na top gear(ik = 1) potrebna sila:

Pj = 2000*2,5*1,1 / 9,81 = 560, kg

Automobil ne može razviti takvu silu u najvišoj brzini, morate uključiti prvu brzinu (sa omjer prijenosa ik = 3).

tada dobijamo:

Pj = 2000*2,5*1,5 / 9,81 = 760, kg

što je sasvim moguće za moderna putnička vozila.

Dakle, sila potrebna za pokretanje je 25 puta veća od sile potrebne za održavanje kretanja konstantna brzina 50 km/h.

Da biste osigurali brzo ubrzanje automobila, potrebno je ugraditi motor velike snage. Kada vozite konstantnom brzinom (osim maksimalne), motor ne radi punom snagom.

Iz navedenog je jasno zašto je potrebno uključiti niži stepen prenosa prilikom polaska. Usput, napominjemo da na kamionima obično treba početi ubrzavati u drugoj brzini. Činjenica je da je u prvom stepenu prenosa (ik je približno jednak 7.) uticaj rotacionih masa veoma velik i vučna sila nije dovoljna da automobilu obezbedi veliko ubrzanje; ubrzanje će biti veoma sporo.

Na suhom putu s koeficijentom prianjanja f oko 0,7, polazak od zaustavljanja u niskom stupnju prijenosa ne uzrokuje nikakve poteškoće, jer sila prianjanja i dalje premašuje vučnu silu. Ali na klizavom putu često se može ispostaviti da je vučna sila u niskom stupnju prijenosa veća od vučne sile (posebno kada je automobil neopterećen) i kotači počinju kliziti. Postoje dva izlaza iz ove situacije:

1. smanjite vučnu silu tako što ćete krenuti sa malom količinom goriva ili u drugoj brzini (za kamioni- na trećem);
2. povećati koeficijent prianjanja, odnosno dodati pijesak ispod pogonskih točkova, postaviti grane, daske, krpe, staviti lance na točkove itd.

Prilikom ubrzanja posebno utiče na rasterećenje prednjih točkova i dodatno opterećenje zadnjih točkova. Možete posmatrati kako, u trenutku polaska sa zaustavljanja, automobil primetno, a ponekad i veoma oštro, "čučne" na zadnji točkovi. Do ove preraspodjele opterećenja dolazi i kada se vozilo ravnomjerno kreće. Objašnjava se suprotstavljanjem obrtnog momenta. Zubi pogonskog zupčanika glavnog zupčanika pritiskaju na zupce gonjenog (krunskog) zupčanika i, takoreći, pritiskaju stražnja osovina do zemlje; u ovom slučaju dolazi do reakcije koja gura pogonski zupčanik prema gore; postoji lagana rotacija svega stražnja osovina u smjeru suprotnom od smjera rotacije kotača. Opruge pričvršćene na kućište osovine svojim krajevima podižu prednji dio okvira ili karoserije i spuštaju stražnji dio. Inače, napominjemo da ih je upravo zbog rasterećenja prednjih kotača lakše okretati dok se automobil kreće s uključenim stupnjem prijenosa nego kada se kreće, a još više kada je parkiran. Svaki vozač to zna. Ipak, da se vratimo na dodatno opterećene zadnje točkove.

Dodatno, inkrementalno opterećenje na stražnjim kotačima Zd od preneseni trenutakšto više od više momenta Mk spojen na točak i kraći međuosovinsko rastojanje automobil L (u m):

Naravno, ovo opterećenje je posebno veliko kada se vozi u nižim brzinama, jer je obrtni moment koji se dovodi na točkove povećan. Dakle, na automobilu GAZ-51 dodatno opterećenje u prvoj brzini je jednako:

Zd = 316/3,3 = 96, kg

Prilikom pokretanja i ubrzanja na automobil djeluje inercijalna sila Pj primijenjena na težište automobila i usmjerena unazad, odnosno u smjeru suprotnom od ubrzanja. Pošto je sila Pj primijenjena na visini hg od ravni puta, ona će težiti da prevrne automobil oko zadnjih točkova. U tom slučaju, opterećenje na stražnjim kotačima će se povećati, a na prednjim će se smanjiti za iznos:

Rice. Kada se sila prenese sa motora, opterećenje na stražnjim kotačima se povećava, a na prednjim smanjuje.

Dakle, pri startovanju iz mesta, zadnji točkovi i gume snose opterećenje od težine vozila, od povećanog prenetog obrtnog momenta i od sile inercije. Ovo opterećenje djeluje na ležajeve stražnje osovine i uglavnom na stražnje gume. Da biste ih sačuvali, morate započeti što je moguće lakše. Treba imati na umu da su na nagibu zadnji točkovi još jače opterećeni. On strm uspon Prilikom polaska sa zaustavljanja, pa čak i sa visokim težištem automobila, može doći do takvog rasterećenja prednjih točkova i preopterećenja zadnjih točkova, što će dovesti do oštećenja guma, pa čak i do prevrtanja automobila unazad.

Rice. Pored opterećenja od vučna sila, pri ubrzanju, dodatna sila od inercije mase vozila djeluje na stražnje kotače.

Automobil se kreće ubrzano, a njegova brzina raste sve dok je vučna sila veća od sile otpora. Kako se brzina povećava, otpor kretanju se povećava; kada se uspostavi jednakost vučne sile i otpora, automobil dobija ravnomerno kretanje, čija brzina zavisi od količine pritiska na papučicu goriva. Ako vozač pritisne papučicu goriva do kraja, ova brzina ravnomjernog kretanja je ujedno i najveća brzina automobila.

Rad savladavanja sila otpora kotrljanja i zraka ne stvara rezervu energije - energija se troši na borbu protiv ovih sila. Rad savladavanja inercijskih sila pri ubrzanju automobila pretvara se u energiju kretanja. Ova energija se naziva kinetička energija. Rezerva energije stvorena u ovom slučaju može se iskoristiti ako, nakon nekog ubrzanja, odvojite pogonske kotače od motora, postavite ručicu mjenjača u neutralni položaj, odnosno omogućite automobilu da se kreće po inerciji, injektirajući. Kretanje se odvija dok se ne potroši rezerva energije za savladavanje sila otpora kretanju. Prikladno je podsjetiti da je na istoj dionici puta potrošnja energije za ubrzanje mnogo veća od potrošnje energije za savladavanje sila otpora kretanju. Stoga, zbog akumulirane energije, putanja zaleta može biti nekoliko puta duža od puta ubrzanja. Tako je razdaljina plovidbe od brzine od 50 km/h za automobil Pobeda oko 450 m, za automobil GAZ-51 oko 720 m, dok je put ubrzanja do ove brzine 150-200 m i 250-300 m, odnosno ako vozač ne želi da vozi automobil sa veoma velika brzina, može izdržati automobil značajan dio puta i tako uštedjeti energiju, a time i gorivo.

Ubrzanje je količina promjene brzine tijela u jedinici vremena. Drugim riječima, ubrzanje je stopa promjene brzine.

A - ubrzanje, m/s 2
t - interval promjene brzine, s
V 0 - početna brzina tijela, m/s
V - konačna brzina tijela, m/s

Primjer korištenja formule.
Automobil ubrzava od 0 do 108 km/h (30 m/s) za 3 sekunde.
Ubrzanje kojim auto ubrzava je:
a = (V-V o)/t = (30m/s – 0) / 3c = 10m/s 2

Druga, preciznija formulacija kaže: ubrzanje je jednako derivatu brzine tijela: a=dV/dt

Termin ubrzanje jedan je od najvažnijih u fizici. Ubrzanje se koristi u zadacima koji uključuju ubrzanje, kočenje, bacanje, udarce i padove. Ali, u isto vrijeme, ovaj pojam je jedan od najtežih za razumijevanje, prvenstveno zbog mjerne jedinice m/s 2(metar u sekundi u sekundi) se ne koristi u svakodnevnom životu.

Uređaj za mjerenje ubrzanja naziva se akcelerometar. Akcelerometri, u obliku minijaturnih mikročipova, koriste se u mnogim pametnim telefonima i omogućavaju im da odrede silu kojom korisnik vrši pritisak na telefon. Podaci o sili udara na uređaj vam omogućavaju da kreirate mobilne aplikacije, koji reaguju na rotaciju ekrana i podrhtavanje.

Reakcija mobilnih uređaja za rotiranje ekrana omogućava upravo akcelerometar - mikročip koji mjeri ubrzanje uređaja.

Približan dijagram akcelerometra je prikazan na slici. Ogromna težina, naglim pokretima, deformiše opruge. Mjerenje deformacije pomoću kondenzatora (ili piezoelektričnih elemenata) omogućava da se izračuna sila na težinu i ubrzanje.

Poznavajući deformaciju opruge, koristeći Hookeov zakon (F=k∙Δx) možete pronaći silu koja djeluje na uteg, a znajući masu utega, koristeći drugi Newtonov zakon (F=m∙a), možete pronaći ubrzanje težine.

Na ploči iPhone 6, akcelerometar je smješten u mikročipu veličine samo 3 mm x 3 mm.

Jedan od najvažnijih pokazatelja dinamičkih kvaliteta automobila je intenzitet ubrzanja - ubrzanje.

Kada se brzina promijeni, nastaju inercijske sile koje automobil mora savladati da bi osigurao dato ubrzanje. Ove sile su uzrokovane i progresivno pokretnim masama automobila m, te momenti inercije rotirajućih dijelova motora, prijenosa i kotača.

Radi lakšeg izračunavanja, koristi se složeni indikator - smanjene inercione sile:

Gdje δ vr- faktor za uzimanje u obzir rotirajućih masa.

Vrijednost ubrzanja j = dv/dt, koji automobil može razviti kada se vozi po horizontalnom dijelu puta u datom stupnju prijenosa i pri datoj brzini, nalazi se kao rezultat transformacije formule za određivanje rezerve snage koja se troši na ubrzanje:

,

ili prema dinamičkim karakteristikama:

D=f+
.

Odavde: j =
.

Da biste odredili ubrzanje pri usponu ili spuštanju, koristite formulu:

Sposobnost automobila da brzo ubrzanje posebno važno u gradskim uslovima vožnje. Povećana ubrzanja za vozilo mogu se postići povećanjem omjera prijenosa u 0 glavni stepen prenosa i odgovarajući izbor karakteristike obrtnog momenta motora.

Maksimalno ubrzanje tokom ubrzanja je unutar:

Za putnička vozila u prvom stepenu prenosa 2.0…3.5 gospođa 2 ;

Za putnička vozila sa direktnim menjačem 0,8…2,0 gospođa 2 ;

Za kamione u drugom stepenu prenosa 1.8…2.8 gospođa 2 ;

Za kamione sa direktnim pogonom 0,4…0,8 gospođa 2 .

Vrijeme i udaljenost ubrzanja vozila

Veličina ubrzanja u nekim slučajevima nije dovoljno jasan pokazatelj sposobnosti automobila da ubrza. U tu svrhu zgodno je koristiti indikatore kao npr vrijeme ubrzanja i udaljenost na datu brzinu i grafikone koji pokazuju ovisnost brzine o vremenu i putu ubrzanja.

Jer j =, To dt =.

Odavde, integracijom rezultirajuće jednačine, nalazimo vrijeme ubrzanja t u datom rasponu brzina od v 1 prije v 2 :

.

Određivanje putanje ubrzanja S u datom intervalu, promjene brzine se vrše na sljedeći način. Pošto je brzina prva derivacija putanje u odnosu na vrijeme, onda je razlika putanje dS=v dt, ili putanja ubrzanja u rasponu brzina od v 1 prije v 2 jednak:

.

U stvarnim uslovima rada vozila, vreme utrošeno na promene stepena prenosa i proklizavanje kvačila povećava vreme ubrzanja u poređenju sa njegovom teoretskom (izračunatom) vrednošću. Vrijeme potrebno za promjenu brzina ovisi o dizajnu mjenjača. Kada koristite automatski mjenjač, ​​ovo vrijeme je praktično nula.

Osim toga, overclocking se ne događa uvijek na puna opskrba gorivom, kao što se pretpostavlja u prikazanoj metodi. Takođe se povećava realnom vremenu ubrzanje

Kada koristite ručni mjenjač, ​​važna stvar je ispravan odabir najpovoljnijih brzina mijenjanja brzina. v 1-2 ,v 2-3 itd. (vidi odjeljak „Proračun vučne sile vozila“).

Za procjenu sposobnosti automobila da ubrza, vrijeme ubrzanja nakon pokretanja na udaljenosti od 100 i 500 također se koristi kao indikator. m.

Izrada grafova ubrzanja

U praktičnim proračunima pretpostavlja se da se ubrzanje događa na horizontalnom putu s tvrdom podlogom. Kvačilo je uključeno i ne proklizava. Kontrola načina rada motora je u položaju punog dovoda goriva. Istovremeno je osigurano prianjanje kotača s cestom bez klizanja. Također se pretpostavlja da se promjena parametara motora događa prema vanjskoj brzini.

Vjeruje se da ubrzanje za putničke automobile počinje minimalnom stabilnom brzinom u najnižoj brzini reda v 0 = 1,5…2,0gospođa vrednostima v T = 27,8gospođa(100km/h). Za kamione prihvatamo: v T = 16,7gospođa(60km/h).

Uzastopno, počevši od brzine v 0 = 1,5…2,0gospođa u prvom i narednim brzinama, na dinamičkoj karakteristici (slika 1) za one odabrane na apscisi v projektne tačke (najmanje pet) određuju rezervu dinamičkog faktora tokom ubrzanja kao razliku u ordinatama ( D–f) u raznim brzinama. Faktor za uzimanje u obzir rotirajućih masa ( δ vr) za svaki prijenos se izračunava pomoću formule:

δ vr= 1,04 + 0,05 i kp 2 .

Ubrzanje automobila određuje se formulom:

j =
.

Na osnovu dobijenih podataka grade se grafovi ubrzanja j=f(v)(Sl. 2).

Fig.2. Karakteristike ubrzanja vozila.

Ako je izračunata i konstruirana ispravno, kriva ubrzanja u najvišoj brzini će preći apscisu u tački najveće brzine. Do postizanja maksimalne brzine dolazi kada se u potpunosti iskoristi rezerva dinamičkog faktora: D – f = 0.

Iscrtavanje grafa vremena ubrzanjat = f(v)

Ovaj graf je konstruisan korišćenjem grafa ubrzanja automobila. j=f(v)(Sl. 2). Skala brzine rasporeda ubrzanja podijeljena je na jednake dijelove, na primjer, svaki 1 gospođa, a okomice su povučene od početka svakog odsječka dok se ne sijeku sa krivuljama ubrzanja (slika 3).

Površina svakog od rezultirajućih elementarnih trapeza na prihvaćenoj skali jednaka je vremenu ubrzanja za datu dionicu brzine, ako pretpostavimo da se na svakom odsječku brzine ubrzanje događa uz konstantno (prosječno) ubrzanje:

j sri = (j 1 +j 2 )/2 ,

Gdje j 1 ,j 2 - ubrzanja na početku i na kraju razmatrane dionice brzine, gospođa 2 .

Ovaj proračun ne uzima u obzir vrijeme potrebno za promjenu brzina i druge faktore koji dovode do precijenjenja vremena ubrzanja. Stoga se umjesto prosječnog ubrzanja uzima ubrzanje j i na početku nasumično odabranog dijela (određenog na skali).

Uzimajući u obzir iznesenu pretpostavku vrijeme ubrzanja pri svakom porastu brzine Δvće biti definisan kao:

t i = Δv/j i ,With.

Rice. 3. Iscrtavanje grafa vremena ubrzanja

Na osnovu dobijenih podataka gradi se graf vremena ubrzanja t = f(v). Puno vrijeme ubrzanje od v 0 vrednostima v T određeno kao zbroj vremena ubrzanja (sa kumulativnim ukupnim) za sve dionice:

t 1 =Δv/j 1 , t 2 =t 1 +(Δv/j 2 ) ,t 3 = t 2 +(Δv/j 3 ) i tako sve do t T konačno vrijeme ubrzanja:

.

Prilikom crtanja grafa vremena ubrzanja, zgodno je koristiti tabelu i prihvatiti Δv= 1gospođa.

	Brzinske sekcije v i , gospođa
Broj parcela
j i , gospođa 2
t i , With
Vrijeme ubrzanja s kumulativnim ukupnim

Podsjetimo da se konstruirani (teorijski) graf ubrzanja (slika 4) razlikuje od stvarnog po tome što se ne uzima u obzir realno vrijeme za promjenu stepena prijenosa. Na slici 4 vrijeme (1.0 With) za promenu stepena prenosa je prikazan uslovno da bi se ilustrovao trenutak promene stepena prenosa.

Kada koristite ručni (stepeni) mjenjač u automobilu, stvarni vremenski graf ubrzanja karakterizira gubitak brzine u trenucima promjene brzina. Ovo takođe povećava vreme ubrzanja. Automobil sa mjenjačem sa sinhronizatorima ima veću brzinu ubrzanja. Najveći intenzitet je u automobilu sa automatskim kontinuirano promenljivim menjačem.

Vrijeme ubrzanja domaćih putničkih automobila male klase od mirovanja do brzine 100 km/h(28gospođa) je oko 13…20 With. Za srednje i velika klasa ne prelazi 8...10 With.

Rice. 4. Karakteristike ubrzanja vozila tokom vremena.

Vrijeme ubrzanja za kamione do brzine 60 km/h(17gospođa) je 35…45 With i više, što ukazuje na njihovu nedovoljnu dinamiku.

km/h je 500…800 m.

Uporedni podaci o vremenu ubrzanja automobila domaće i strane proizvodnje dati su u tabeli. 3.4.

Tabela 3.4.

Vrijeme ubrzanja putničkih automobila do brzine od 100 km/h (28 m/s)

Automobile	vrijeme, With	Automobile	vrijeme, With
VAZ-2106 1.6 (74)		Alfa Romeo-156 2.0 (155)
VAZ-2121 1.6 (74)		Audi A6 Tdi 2.5 (150)
Moskvich 2.0 (113)		BMW-320i 2.0 (150)
		Cadillac Sevilie 4.6 (395)
GAZelle-3302 D 2.1 (95)		Mercedes S 220 CD (125)
ZAZ-1102 1.1 (51)		Peugeot-406 3.0 (191)
VAZ-2110 1.5 (94)		Porsche-911 3.4 (300)
Ford Focus 2.0 (130)		VW Polo Sdi 1.7 (60)
Fiat Marea 2.0 (147)		Honda Civic 1.6 (160)

Bilješka: Pored tipa vozila, naznačena je zapremina ( l) i snagu motora (u zagradama) ( hp).

Grafički prikaz putanje ubrzanja automobilaS = f(v)

Na sličan način se vrši grafička integracija prethodno konstruisane zavisnosti t = f(V) da dobijemo zavisnost puta ubrzanja S na brzinu automobila. IN u ovom slučaju kriva grafa vremena ubrzanja automobila (slika 5) podijeljena je na vremenske intervale, za svaki od kojih se nalaze odgovarajuće vrijednosti V c R k .

Fig.5. Dijagram koji objašnjava upotrebu grafa vremena ubrzanja automobila t = f ( V ) za crtanje putanje ubrzanjaS = f( V ) .

Područje elementarnog pravokutnika, na primjer, u intervalu Δ t 5 postoji staza kojom auto ide od oznake t 4 do oznake t 5 , krećući se konstantnom brzinom V c R 5 .

Površina osnovnog pravokutnika određuje se na sljedeći način:

Δ S k = V c R k (t k - t k -1 ) = V c R k · Δ t k .

Gdje k=l... m- redni broj intervala, m se bira proizvoljno, ali se smatra pogodnim za izračunavanje kada m = n.

Na primjer (slika 5), ​​ako V k.č.5 =12,5 gospođa; t 4 =10 With; t 5 =14 With, To Δ S 5 = 12,5(14 - 10) = 5 m.

Putanja ubrzanja u odnosu na brzinu V 0 do brzine V 1 : S 1 = Δ S 1 ;

do brzine V 2 : S 2 = Δ S 1 + Δ S 2 ;

do brzine V n : S n = Δ S 1 + Δ S 2 + ... + Δ S n =
.

Rezultati proračuna se unose u tabelu i prikazuju u obliku grafikona (slika 6).

Put ubrzanja za putnička vozila do brzine 100 km/h je 300…600 m. Za kamione, putanja ubrzanja do brzine 50 km/h jednako 150…300 m.

Fig.6. Graficka umjetnostputevi ubrzanjaauto.

• Studiranje razni pokreti, možemo razlikovati jednu relativno jednostavnu i raširenu vrstu kretanja - kretanje sa stalnim ubrzanjem. Hajde da damo definiciju i precizan opis ovog pokreta. Galileo je prvi otkrio kretanje sa stalnim ubrzanjem.

Jednostavan slučaj neravnomjernog kretanja je kretanje sa konstantnim ubrzanjem, pri čemu se veličina i smjer ubrzanja ne mijenjaju s vremenom. Može biti ravna ili zakrivljena. Autobus ili voz se kreće približno konstantnim ubrzanjem pri polasku ili pri kočenju, pak klizi po ledu itd. Sva tijela, pod utjecajem privlačenja prema Zemlji, padaju blizu njene površine uz konstantno ubrzanje, ako se otpor zraka može zanemariti. . O tome će biti riječi kasnije. Uglavnom ćemo proučavati kretanje sa stalnim ubrzanjem.

Kada se krećete sa konstantnim ubrzanjem, vektor brzine se mijenja jednako u svim jednakim vremenskim intervalima. Ako smanjite vremenski interval za pola, tada će se modul vektora promjene brzine također smanjiti za polovicu. Uostalom, tokom prve polovine intervala brzina se menja na potpuno isti način kao i tokom druge. U ovom slučaju, smjer vektora promjene brzine ostaje nepromijenjen. Omjer promjene brzine i vremenskog intervala bit će isti za bilo koji vremenski period. Stoga se izraz za ubrzanje može napisati na sljedeći način:

Objasnimo ovo crtežom. Neka trajektorija bude krivolinijska, ubrzanje konstantno i usmjereno naniže. Tada će vektori promjena brzine u jednakim vremenskim intervalima, na primjer svake sekunde, biti usmjereni naniže. Nađimo promjene brzine u uzastopnim vremenskim intervalima jednakim 1 s. Da bismo to uradili, nacrtajmo iz jedne tačke A brzine 0, 1, 2, 3, itd., koje telo postiže nakon 1 s, i oduzmimo početnu brzinu od konačne. Pošto je = const, onda svi vektori prirasta brzine za svaku sekundu leže na istoj vertikali i imaju iste module (slika 1.48), tj. veličina vektora promjene brzine A raste jednoliko.

Rice. 1.48

Ako je ubrzanje konstantno, onda se može shvatiti kao promjena brzine u jedinici vremena. Ovo vam omogućava da postavite jedinice za modul ubrzanja i njegove projekcije. Napišimo izraz za modul ubrzanja:

Iz toga slijedi

Prema tome, jedinicom ubrzanja se uzima konstantno ubrzanje kretanja tijela (tačke), pri čemu se modul brzine mijenja po jedinici brzine u jedinici vremena:

Ove jedinice ubrzanja se čitaju kao jedan metar u sekundi na kvadrat i jedan centimetar u sekundi na kvadrat.

Jedinica ubrzanja 1 m/s 2 je takvo konstantno ubrzanje pri kojem je modul promjene brzine za svaku sekundu jednak 1 m/s.

Ako ubrzanje tačke nije konstantno i u bilo kom trenutku postane jednako 1 m/s 2 , onda to ne znači da je modul prirasta brzine jednak 1 m/s u sekundi. U ovom slučaju vrijednost od 1 m/s 2 treba shvatiti na sljedeći način: ako bi, počevši od ovog trenutka, ubrzanje postalo konstantno, tada bi za svaku sekundu modul promjene brzine bio jednak 1 m/s.

Prilikom ubrzanja iz mjesta, automobil Zhiguli postiže ubrzanje od 1,5 m/s 2 , a voz - oko 0,7 m/s 2 . Kamen koji pada na tlo kreće se ubrzanjem od 9,8 m/s 2 .

Od svih mogućih vrsta neravnomjernog kretanja identificirali smo najjednostavniji - kretanje sa konstantnim ubrzanjem. Međutim, nema kretanja sa strogo konstantnim ubrzanjem, kao što ne postoji kretanje sa strogo konstantnom brzinom. Sve su to najjednostavniji modeli stvarnih pokreta.

Radite vežbe

1. Tačka se kreće duž zakrivljene putanje sa ubrzanjem, čiji je modul konstantan i jednak 2 m/s 2 . Da li to znači da se za 1 s modul brzine tačke mijenja za 2 m/s?
2. Tačka se kreće promjenjivim ubrzanjem, čiji je modul u nekom trenutku vremena jednak 3 m/s 2. Kako protumačiti ovu vrijednost ubrzanja pokretne tačke?