Zrychlení, zrychlení, setrvačnost. Auto nabírá rychlost

Na autě, bez ohledu na to, zda se pohybuje nebo stojí, působí gravitační síla (hmotnost), směřující svisle dolů.

Gravitace tlačí kola auta k vozovce. Výslednice této síly se nachází v těžišti. Rozložení hmotnosti vozu podél os závisí na umístění těžiště. Čím blíže je těžiště jedné z náprav, tím větší je zatížení této nápravy. U osobních automobilů je zatížení náprav rozloženo přibližně rovnoměrně.

Velký význam pro stabilitu a ovladatelnost vozu má umístění těžiště, a to nejen vzhledem k podélné ose, ale i výškově. Čím výše bude těžiště, tím bude vůz méně stabilní. Pokud je auto na vodorovném povrchu, pak gravitace směřuje svisle dolů. Na nakloněném povrchu se rozkládá na dvě síly (viz obrázek): jedna přitlačuje kola k povrchu vozovky a druhá má tendenci vůz převrátit. Čím výše je těžiště a čím větší je úhel náklonu vozidla, tím dříve dojde ke ztrátě stability a může dojít k převrácení vozidla.

Při pohybu působí na vůz kromě gravitace i řada dalších sil, k jejichž překonání se vynakládá výkon motoru.

Na obrázku je schéma sil působících na vůz při jízdě. Tyto zahrnují:

• síla valivého odporu vynaložená na deformaci pneumatiky a vozovky, tření pneumatik na vozovce, tření v ložiskách hnacích kol atd.;
• síla odporu zvedání (na obrázku není znázorněna), v závislosti na hmotnosti vozidla a úhlu elevace;
• odporová síla vzduchu, jejíž hodnota závisí na tvaru (prodyšnosti) vozu, relativní rychlost jeho pohyb a hustota vzduchu;
• odstředivá síla, která vzniká při pohybu vozu v zatáčce a je směrována v opačném směru od zatáčky;
• setrvačná síla pohybu, jejíž velikost se skládá ze síly potřebné k urychlení hmotnosti automobilu v jeho pohyb vpřed a síla potřebná pro úhlové zrychlení rotujících částí vozu.

Pohyb vozu je možný pouze za podmínky, že jeho kola mají dostatečnou přilnavost k povrchu vozovky.

Pokud je tažná síla nedostatečná (menší než tažná síla na hnacích kolech), kola budou prokluzovat.

Tažná síla závisí na hmotnosti na kole, stavu vozovky, tlaku vzduchu v pneumatikách a vzorku běhounu.

Pro stanovení vlivu stavu vozovky na tažnou sílu se používá součinitel adheze, který se určí vydělením tažné síly hnacích kol automobilu hmotností automobilu připadající na tato kola.

Součinitel adheze závisí na typu povrchu vozovky a jejím stavu (přítomnost vlhkosti, bláto, sníh, led); jeho hodnota je uvedena v tabulce (viz obrázek).

Na vozovkách s asfaltobetonovým povrchem součinitel adheze prudce klesá, pokud jsou na povrchu mokré nečistoty a prach. V tomto případě nečistoty tvoří film, který prudce snižuje koeficient přilnavosti.

Na vozovkách s asfaltobetonovým povrchem se v horkém počasí objevuje na povrchu mastný film vyčnívajícího bitumenu snižující koeficient adheze.

Snížení koeficientu adheze kol k vozovce je také pozorováno se zvýšením rychlosti pohybu. Takže se zvýšením rychlosti pohybu na suché vozovce s asfaltobetonovým chodníkem z 30 na 60 km/h klesá koeficient adheze o 0,15.

Zrychlení, zrychlení, převrácení

Výkon motoru se vynakládá na uvedení hnacích kol automobilu do rotace a na překonání třecích sil v převodových mechanismech.

Je-li velikost síly, kterou se hnací kola otáčejí, vytvářející tažnou sílu, větší než celková síla odporu proti pohybu, pak se vůz bude pohybovat se zrychlením, tzn. se zrychlením.

Zrychlení je zvýšení rychlosti za jednotku času. Pokud je tažná síla rovna silám odporu vůči pohybu, pak se vůz bude pohybovat bez zrychlení rovnoměrnou rychlostí. Ten vyšší maximální výkon motoru a čím menší je hodnota celkových odporových sil, tím rychlejší auto dosáhne nastavit rychlost.

Kromě toho je velikost zrychlení ovlivněna hmotností vozu, převodovým poměrem převodovky, hlavní ozubené kolo, počet převodových stupňů a zefektivnění vozu.

Během pohybu se akumuluje určité množství kinetické energie a vůz získává setrvačnost. Díky setrvačnosti se vůz může nějakou dobu pohybovat s vypnutým motorem – setrvačností. Dojezd se používá k úspoře paliva.

Brzdění vozidla

Brzdění vozidla má velký význam pro bezpečnost provozu a závisí na jeho brzdných vlastnostech. Čím lepší a spolehlivější jsou brzdy, tím rychleji zastavíte jedoucí auto a tím rychleji se můžete pohybovat a následně bude jeho průměrná rychlost větší.

Když se vozidlo pohybuje, akumulovaná kinetická energie je absorbována brzděním. Brzdění napomáhají síly odporu vzduchu, valivého odporu a odporu stoupání. Ve svahu neklade odpor do kopce a k setrvačnosti vozu se přidává složka gravitace, která ztěžuje brzdění.

Při brzdění vzniká mezi koly a vozovkou brzdná síla proti směru tažné síly. Brzdění závisí na vztahu mezi brzdnou silou a tažnou silou. Pokud je tažná síla kol s vozovkou větší než brzdná síla, pak vůz zpomalí. Pokud je brzdná síla větší než tažná síla, pak při zabrzdění kol prokluzují vzhledem k vozovce. V prvním případě se při brzdění kola odvalují, postupně zpomalují rotaci a kinetická energie vozu se přeměňuje na tepelnou energii. Brzdové destičky a disky (bicí). V druhém případě se kola přestanou protáčet a budou klouzat po vozovce, takže většina kinetické energie se přemění na třecí teplo pneumatik na vozovce. Brzdění se zastavenými koly zhoršuje ovladatelnost vozidla, zejména na kluzká cesta a vede k zrychlené opotřebení pneumatiky.

Největší brzdnou sílu lze dosáhnout pouze tehdy, když jsou brzdné momenty na kolech úměrné jejich zatížení. Pokud taková proporcionalita nebude dodržena, pak nebude brzdná síla na jednom z kol plně využita.

Účinnost brzdění se hodnotí podle brzdná dráha a množství zpomalení.

Brzdná dráha je dráha, kterou vůz ujede od začátku brzdění do úplného zastavení. Zpomalení automobilu je množství, o které klesá rychlost automobilu za jednotku času.

Manipulace s vozidlem

Pod ovladatelností vozu rozumíme jeho schopnost měnit směr.

Při jízdě v přímém směru je to velmi důležité řízená kola svévolně nezatáčel a řidič by nemusel vynakládat úsilí na udržení kol ve správném směru. Vůz zajišťuje stabilizaci řízených kol v jízdní poloze v směr vpřed, kterého je dosaženo podélný úhel sklon osy otáčení a úhel mezi rovinou otáčení kola a vertikálou. Díky podélnému sklonu je kolo nastaveno tak, že jeho osový bod vzhledem k ose otáčení je posunut zpět o hodnotu A a jeho práce je jako váleček (viz obrázek).

Při příčném náklonu je otočení kola vždy obtížnější než jeho vrácení do původní polohy – pohyb v přímém směru. To je způsobeno tím, že při otáčení kola se předek vozu o určitou částku zvedne b(řidič působí na volant relativně větší silou).

Aby se řízená kola vrátila do přímé polohy, váha vozidla pomáhá při otáčení kol a řidič vyvíjí na volant malou sílu.

U vozidel, zejména těch, kde je tlak vzduchu v pneumatikách nízký, dochází k bočnímu prokluzu. K bočnímu prokluzu dochází především působením boční síly, která způsobuje boční vychýlení pneumatiky; v tomto případě se kola netočí přímočaře, ale jsou působením příčné síly posunuta do strany (viz obrázek).

Obě kola přední nápravy mají stejný úhel prokluzu. Po odebrání kol se změní poloměr otáčení, který se zvětší a sníží se řízení vozu, zatímco jízdní stabilita se nemění.

Když jsou kola zadní nápravy řízena, poloměr otáčení se zmenšuje, což je zvláště patrné, pokud je úhel řízení zadní kola více než u předních je narušena stabilita pohybu, auto začne „drhnout“ a řidič musí neustále korigovat směr pohybu. Aby se snížil vliv prokluzu na ovládání vozidla, měl by být tlak vzduchu v pneumatikách předních kol o něco nižší než v pneumatikách zadních. Prokluz kol bude tím větší, čím větší bude boční síla působit na automobil např. na ostrá zatáčka kde jsou velké odstředivé síly.

Smyk auta

Smyk je boční prokluz zadních kol, zatímco vozidlo pokračuje v pohybu vpřed. Někdy může smyk způsobit, že se vůz otočí kolem své svislé osy.

Ke smyku může dojít z mnoha důvodů. Pokud prudce natočíte řízená kola, může se ukázat, že setrvačné síly budou větší než tažná síla kol s vozovkou, což se stává zvláště často na kluzkých vozovkách.

Při nestejných tažných nebo brzdných silách působících na kola pravé a levé strany, působících v podélném směru, dochází k točivému momentu vedoucímu ke smyku. Bezprostřední příčinou smyku při brzdění jsou nestejné brzdné síly na kola jedné nápravy, nestejná přilnavost kol pravé nebo levé strany k vozovce nebo nevhodné uložení nákladu vzhledem k podélné ose vozidla. Důvodem smyku vozu v zatáčce může být i jeho brzdění, neboť v tomto případě se k boční síle připočítává síla podélná a jejich součet může převýšit adhezní sílu zabraňující smyku (viz obrázek).

Aby se zabránilo smyku vozidla, je nutné: přestat brzdit bez vypínání spojky (u vozidel s manuální převodovkou); otočte kola ve směru smyku.

Tyto techniky se provádějí okamžitě, jakmile začne drift. Po zastavení smyku je potřeba srovnat kola tak, aby se smyk nerozjel v opačném směru.

Nejčastěji ke smyku dochází, když prudké brzdění na mokré nebo zledovatělé vozovce se smyk zvyšuje obzvláště rychle při vysoké rychlosti, proto na kluzkých nebo zledovatělých vozovkách a v zatáčkách musíte snížit rychlost bez použití brzd.

Průjezdnost vozidla

Průchodnost auta je jeho schopnost jít dál špatné cesty a v terénních podmínkách, stejně jako k překonání různých překážek, se kterými se na cestě setkáte. Propustnost se určuje:

• schopnost překonat valivý odpor pomocí tažných sil na kola;
• celkové rozměry vozidla;
• schopnost vozidla překonat překážky na silnici.

Hlavním faktorem charakterizujícím průchodnost terénem je poměr mezi největší tažnou silou použitou na hnací kola a silou odporu vůči pohybu. Průjezdnost vozu je ve většině případů omezena nedostatečnou přilnavostí kol k vozovce a tedy nemožností využít maximální tažnou sílu. Pro posouzení průchodnosti vozidla terénem se používá koeficient adhezní hmotnosti, který se určí vydělením hmotnosti na hnacích kolech celkovou hmotností vozidla. Největší propustnost mít auta, ve kterých jsou poháněna všechna kola. V případě použití přívěsů, které zvyšují celkovou hmotnost, ale nemění se úchopová hmotnost, propustnost je prudce snížena.

Velikost adheze hnacích kol k vozovce je výrazně ovlivněna měrným tlakem pneumatik na vozovku a dezénem. Specifický tlak je určen tlakem závaží na kolo na stopu pneumatiky. Na sypkých půdách bude průchodnost vozu lepší, pokud bude měrný tlak menší. Na tvrdých a kluzkých vozovkách se flotace zlepšuje s vyšším měrným tlakem. Pneumatika s velkým dezénem na měkkých půdách bude mít větší stopu a bude mít nižší měrný tlak, zatímco na tvrdých půdách bude mít stopa této pneumatiky menší stopu a měrný tlak se zvýší.

Schopnost vozidla cross-country celkové rozměry určeno:

• podélný poloměr průjezdnosti;
• příčný poloměr průchodnosti;
• nejmenší vzdálenost mezi nejnižšími body automobilu a vozovky;
• přední a zadní roh průchodnost (úhly vstupu a výstupu);
• poloměr zatáček schopnosti horizontálního běhu na lyžích;
• celkové rozměry vozu;
• výška těžiště vozidla.

Červené světlo na semaforu se změnilo na žluté, pak zelené. S napjatým řevem se od auta odtrhnou, pak zvuk motorů na chvíli utichne - to je řidiči puštěný palivový pedál a řazení, zase zrychlení, zase chvilka klidu a zase zrychlení. Pouhých 100 metrů za křižovatkou se zdá, že se proud aut uklidňuje a plynule roluje až k dalšímu semaforu. Jen jeden staré auto"Moskvič" projel křižovatkou hladce a tiše. Obrázek ukazuje, jak předjel všechna auta a táhl daleko dopředu. Toto auto vjelo do křižovatky právě v okamžiku, kdy se rozsvítila zelená, řidič nemusel zpomalovat a zastavovat auto, poté již nemusel znovu zrychlovat. Jak to, že jedno auto (a dokonce i nízkovýkonový "Moskvič" staré výroby) se snadno, bez napětí, pohybuje rychlostí asi 50 km / h, zatímco jiné se zjevným napětím postupně nabírají rychlost a dosahují rychlosti 50 km/h daleko za křižovatkou, když se Moskvič již blíží k dalšímu semaforu? Je zřejmé, že pro rovnoměrný pohyb je potřeba podstatně menší námahy a spotřeby energie než při zrychlení nebo, jak se říká, při zrychleném pohybu.

Rýže. Poměrně slabé auto dokáže předjet silnější, pokud se přiblíží ke křižovatce v okamžiku, kdy mu svítí zelená a nevynaloží úsilí na rozjezd a zrychlení.

Než však budete studovat zrychlení vozu, musíte si zapamatovat některé pojmy.

zrychlení auta

Pokud auto ujede za sekundu stejný počet metrů, pohyb se nazývá rovnoměrný nebo rovnoměrný. Pokud se vzdálenost ujetá autem za každou sekundu (rychlost) změní, pohyb se nazývá:

• s rostoucí rychlostí - zrychlené
• při snižování rychlosti - pomalu

Zvýšení rychlosti za jednotku času se nazývá akcelerace, snížení rychlosti za jednotku času - negativní zrychlení nebo zpomalení.

Zrychlení se měří zvýšením nebo snížením rychlosti (v metrech za sekundu) za 1 sekundu. Pokud se rychlost zvýší o 3 m/s za sekundu, je zrychlení 3 m/s za sekundu nebo 3 m/s/s nebo 3 m/s2.

Zrychlení se označuje písmenem j.

Zrychlení 9,81 m/s2 (resp. zaokrouhleno 10 m/s2) odpovídá zrychlení známému ze zkušenosti volně padajícího tělesa (bez ohledu na odpor vzduchu) a nazývá se gravitační zrychlení. Označuje se písmenem g.

Zrychlení auta

Zrychlení vozu je obvykle znázorněno graficky. Dráha je vynesena na vodorovnou osu grafu a rychlost je vynesena na svislou osu a body odpovídající každému segmentu ujeté dráhy. Místo rychlosti na vertikální stupnici můžete odložit čas zrychlení, jak je znázorněno v grafu zrychlení domácích automobilů.

Rýže. Graf cesty zrychlení.

Graf zrychlení je křivka s postupně klesajícím sklonem. Zakřivené římsy odpovídají bodům posunu, kde zrychlení v určitém bodě klesne, ale často nejsou zobrazeny.

Setrvačnost

Auto se nemůže vyvinout z místa okamžitě velká rychlost, protože musí překonávat nejen síly odporu vůči pohybu, ale i setrvačnost.

Setrvačnost je vlastnost tělesa udržovat klidový stav nebo stav rovnoměrného pohybu. Z mechaniky je známo, že nehybné těleso lze uvést do pohybu (resp. měnit rychlost pohybujícího se tělesa) pouze působením vnější síly. Překonáním působení setrvačnosti vnější síla mění rychlost těla, jinými slovy, dává mu zrychlení. Velikost zrychlení je úměrná velikosti síly. Čím větší je hmotnost tělesa, tím větší musí být síla, aby toto těleso získalo požadované zrychlení. Hmotnost je množství úměrné množství hmoty v těle; hmotnost m se rovná hmotnosti tělesa G dělené tíhovým zrychlením g (9,81 m/s2):

m = G / 9,81, kg/(m/s2)

Hmota vozu odolává zrychlení silou Pj, tato síla se nazývá setrvačná síla. Aby došlo ke zrychlení, musí se na hnací kola vytvořit dodatečná tažná síla, rovnající se síle setrvačnost. To znamená, že síla potřebná k překonání setrvačnosti tělesa a k tomu, aby těleso získalo určité zrychlení j, je úměrné hmotnosti a zrychlení tělesa. Tato síla je:

Pj = mj = Gj / 9,81, kg

Pro zrychlený pohyb vozu je zapotřebí další energie:

Nj \u003d Pj * Va / 75 \u003d Gj * Va / 270 * 9,81 \u003d Gj * Va / 2650, hp

Pro přesnost výpočtů by měl být v rovnicích (31) a (32) zahrnut faktor b („delta“) - koeficient rotujících hmot, který zohledňuje vliv rotujících hmot vozu (zejména motoru setrvačník a kola) při zrychlení. Pak:

Nj = Gj*Va*b / 2650, h.p.

Rýže. Grafy doby zrychlení domácích automobilů.

Vliv rotujících hmot spočívá v tom, že kromě překonání setrvačnosti hmoty vozu je nutné „roztočit“ setrvačník, kola a další rotující části vozu, čímž je vynaložena část výkonu motoru Na toto. Hodnotu koeficientu b lze považovat přibližně za rovnou:

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

kde ik je převodový poměr v převodovce.

Nyní, vezmeme-li například automobil s celkovou hmotností 2000 kg, není těžké porovnat síly potřebné k udržení pohybu tohoto vozu na asfaltu při rychlosti 50 km/h (zatím bez zohlednění odporu vzduchu ) a rozjet to se zrychlením asi 2,5 m/s2, běžné pro moderní auta.

Podle rovnice:

Pf \u003d 2000 * 0,015 \u003d 30, kg

K překonání odporu setrvačnosti na nejvyšší rychlostní stupeň(ik = 1) je vyžadována síla:

Pj \u003d 2000 * 2,5 * 1,1 / 9,81 \u003d 560, kg

Vůz nemůže vyvinout takovou sílu na nejvyšší rychlostní stupeň, musíte zařadit první rychlostní stupeň (s převodový poměr ik = 3).

Pak dostaneme:

Pj \u003d 2000 * 2,5 * 1,5 / 9,81 \u003d 760, kg

což je u moderních aut docela možné.

Síla potřebná k rozjezdu je tedy 25krát větší než síla potřebná k udržení pohybu konstantní rychlost 50 km/h.

Pro zajištění rychlé akcelerace vozu je nutné nainstalovat motor vysoký výkon. Při jízdě konstantní rychlostí (kromě maximální) motor nepracuje na plný výkon.

Z výše uvedeného je jasné, proč je při rozjezdu potřeba zařadit nižší rychlostní stupeň. Jen tak mimochodem podotýkáme, že u nákladních vozidel by se akcelerace měla obvykle začínat na druhý rychlostní stupeň. Faktem je, že na první rychlostní stupeň (ik se přibližně rovná 7.) je vliv rotujících hmot velmi velký a tažná síla nestačí k tomu, aby autu řekla velké zrychlení; zrychlení bude velmi pomalé.

Na suché vozovce s koeficientem tření φ asi 0,7 nezpůsobuje rozjezd na nízký převod žádné potíže, protože adhezní síla stále převyšuje tažnou sílu. Na kluzké vozovce se ale často může ukázat, že tažná síla na nízký převod je větší než tažná síla (zvláště u nezatíženého auta) a kola začnou prokluzovat. Z této situace existují dvě cesty:

1. snižte tažnou sílu rozjezdem s nízkou zásobou paliva nebo zařazeným druhým rychlostním stupněm (např nákladní automobily- na třetí);
2. zvýšit součinitel adheze, tj. nasypat písek pod hnací kola, dát větve, prkna, hadry, na kola nasadit řetězy atd.

Při akceleraci je ovlivněno zejména odlehčení předních kol a dodatečné zatížení zadních kol. Můžete pozorovat, jak se auto v okamžiku rozjezdu znatelně a někdy velmi prudce „přikrčí“ zadní kola. K tomuto přerozdělení zatížení dochází i při rovnoměrném pohybu vozu. Je to způsobeno protipůsobícím točivým momentem. Zuby hnacího kola hlavního kola tlačí na zuby hnaného (korunka) a jakoby lisují zadní náprava k zemi; v tomto případě dojde k reakci, která posune hnací kolo nahoru; dochází k mírné rotaci zadní náprava ve směru opačném ke směru otáčení kol. Pružiny upevněné na klikové skříni nápravy svými konci zvedají přední část rámu nebo karoserie a snižují zadní. Mimochodem, podotýkáme, že právě díky odlehčení předních kol je snazší je otáčet za jízdy se zařazeným rychlostním stupněm než při jízdě setrvačností, a to ještě více než na parkovišti. To zná každý řidič. Zpět však k dodatečně zatíženým zadním kolům.

Dodatečné, přebytečné zatížení na zadní kola Zd od přenášený moment více než další okamžik Mk, přivedený na kolo a kratší Rozvor vozidlo L (vm):

Přirozeně je toto zatížení obzvláště vysoké při jízdě na nižší převodové stupně, protože moment dodávaný kolům se zvyšuje. Takže na autě GAZ-51 je dodatečné zatížení na prvním rychlostním stupni:

Zd \u003d 316 / 3,3 \u003d 96, kg

Při rozjezdu a akceleraci působí na vůz setrvačná síla Pj působící na těžiště vozu a směřující dozadu, tedy v opačném směru ke zrychlení. Protože síla Pj působí ve výšce hg od roviny vozovky, bude mít tendenci převrátit vůz kolem zadních kol. V tomto případě se zatížení na zadních kolech zvýší a na předních kolech se sníží o:

Rýže. Při přenosu výkonu z motoru se zatížení zadních kol zvyšuje a zatížení předních kol klesá.

Při rozjezdu jsou tedy zadní kola a pneumatiky zatěžovány hmotností vozidla, zvýšeným přenášeným točivým momentem a silou setrvačnosti. Toto zatížení působí na ložiska zadní nápravy a hlavně na pneumatiky zadních kol. Abyste je zachránili, musíte začít co nejhladším způsobem. Je třeba připomenout, že při stoupání jsou zadní kola ještě více zatížena. Na prudké stoupání při rozjezdu a i při vysoko položeném těžišti vozu může dojít k takovému odlehčení předních kol a přetížení zadních kol, které povede k poškození pneumatik až k převrácení vozu.

Rýže. Kromě zátěže z tažné úsilí, při akceleraci působí na zadní kola přídavná síla ze setrvačnosti hmoty vozu.

Vůz se pohybuje se zrychlením a jeho rychlost se zvyšuje, dokud je tažná síla větší než odporová síla. S rostoucí rychlostí se zvyšuje odpor vůči pohybu; když se ustaví rovnost tažné síly a odporu, vůz získá rovnoměrný pohyb, jehož rychlost závisí na velikosti tlaku na palivový pedál. Pokud řidič plně sešlápne palivový pedál, je tato rovnoměrná rychlost zároveň nejvyšší rychlostí vozu.

Práce na překonání sil valivého odporu a vzduchu nevytváří rezervu energie - energie se vynakládá na boj s těmito silami. Práce na překonání setrvačných sil při zrychlování vozu jde do energie pohybu. Tato energie se nazývá kinetická energie. V tomto případě vytvořenou energetickou rezervu lze využít, pokud po určité akceleraci dojde k odpojení hnacích kol od motoru, řadicí páka je nastavena do neutrální polohy, tedy umožní jízdě vozu setrvačností, doběhu. Doběh nastává, dokud není využita energetická rezerva k překonání sil odporu vůči pohybu. Je vhodné připomenout, že na stejném úseku dráhy je spotřeba energie na zrychlení mnohem větší než spotřeba na překonání sil odporu vůči pohybu. V důsledku akumulované energie tedy může být dráha přeběhu několikrát delší než dráha zrychlení. Dráha nájezdu z rychlosti 50 km/h je tedy u vozu Pobeda asi 450 m, u vozu GAZ-51 asi 720 m, přičemž dráha zrychlení na tuto rychlost je 150-200 ma 250-300 m, respektive Pokud se řidič nesnaží řídit auto s velmi vysoká rychlost, dokáže s vozidlem ujet značnou část cesty a tím šetřit energii a tím i palivo.

Zrychlení - velikost změny rychlosti tělesa za jednotku času. Jinými slovy, zrychlení je rychlost změny rychlosti.

A - zrychlení, m/s 2
t - interval změny otáček, s
V 0 - počáteční rychlost tělesa, m/s
V - konečná rychlost tělesa, m/s

Příklad použití vzorce.
Vůz zrychlí z 0 na 108 km/h (30 m/s) za 3 sekundy.
Zrychlení, se kterým auto zrychluje, je:
a \u003d (V-V o) / t \u003d (30 m / s - 0) / 3c \u003d 10 m / s 2

Jiná, přesnější formulace zní: zrychlení se rovná derivaci rychlosti tělesa: a=dV/dt

Pojem zrychlení je ve fyzice jedním z nejdůležitějších. Akcelerace se používá v úlohách pro zrychlení, brzdění, hody, střely, pády. Zároveň je však tento termín jedním z nejobtížnějších na pochopení, především kvůli jednotce měření m/s 2(metr za sekundu za sekundu) se v každodenním životě nepoužívá.

Zařízení pro měření zrychlení se nazývá akcelerometr. Akcelerometry v podobě miniaturních mikročipů se používají v mnoha chytrých telefonech a umožňují určit sílu, kterou uživatel na telefon působí. Údaje o síle nárazu na zařízení vám umožní vytvořit mobilní aplikace, které reagují na otáčení a chvění obrazovky.

Reakce mobilní zařízení pro otáčení obrazovky to zajišťuje právě akcelerometr - mikročip, který měří zrychlení zařízení.

Příklad zapojení akcelerometru je znázorněn na obrázku. Mohutná váha při náhlých pohybech deformuje pružiny. Měření deformace pomocí kondenzátorů (nebo piezoelektrických prvků) umožňuje vypočítat sílu na váhu a zrychlení.

Když znáte deformaci pružiny, pomocí Hookova zákona (F=k∙Δx), můžete najít sílu působící na závaží, a když znáte hmotnost závaží, pomocí druhého Newtonova zákona (F=m∙a) můžete zjistit zrychlení závaží.

Na desce plošných spojů iPhonu 6 se akcelerometr vejde do mikročipu o rozměrech pouhé 3 mm x 3 mm.

Jedním z nejdůležitějších ukazatelů dynamických vlastností vozu je intenzita zrychlení - akcelerace.

Při změně rychlosti pohybu vznikají setrvačné síly, které musí vůz překonat, aby poskytl dané zrychlení. Tyto síly jsou způsobeny jak postupně se pohybujícími hmotami vozu m, a momenty setrvačnosti rotujících částí motoru, převodovky a kol.

Pro usnadnění provádění výpočtů se používá komplexní ukazatel - snížené setrvačné síly:

Kde δ vr- koeficient zohlednění rotujících hmot.

Množství zrychlení j = dv/dt, kterou může automobil vyvinout při jízdě po vodorovném úseku silnice s daným rychlostním stupněm a danou rychlostí, se zjistí jako výsledek transformace vzorce pro určení rezervy výkonu, která se vynakládá na zrychlení:

,

nebo podle dynamické charakteristiky:

D=f+
.

Odtud: j =
.

Chcete-li určit zrychlení při stoupání nebo klesání, použijte vzorec:

Schopnost vozidla rychlé zrychlení zvláště důležité při jízdě ve městě. Zvýšeného zrychlení automobilu lze dosáhnout zvýšením převodového poměru u 0 hlavní rychlostní stupeň a odpovídající výběr charakteristiky změny točivého momentu motoru.

Maximální zrychlení při zrychlení je v rozmezí:

Pro vozy s prvním rychlostním stupněm 2.0 ... 3.5 slečna 2 ;

Pro osobní vozy s přímým převodem 0,8 ... 2,0 slečna 2 ;

Pro nákladní vozidla s druhým rychlostním stupněm 1,8 ... 2,8 slečna 2 ;

Pro nákladní vozidla s přímým převodem 0,4 ... 0,8 slečna 2 .

Čas a dráha zrychlení auta

Velikost zrychlení v některých případech není dostatečně jasným ukazatelem schopnosti vozu zrychlit. K tomuto účelu je vhodné použít indikátory jako např čas a dráhu zrychlení až do dané rychlosti a grafika znázorňující závislost rychlosti na čase a dráze zrychlení.

Protože j =, Že dt =.

Odtud integrací výsledné rovnice zjistíme dobu zrychlení t v daném rozsahu změn rychlosti od proti 1 před proti 2 :

.

Určení dráhy zrychlení S v daném rozsahu změn rychlosti se provádí následovně. Protože rychlost je první derivací dráhy s ohledem na čas, dráhový diferenciál dS=v dt, nebo se dráha zrychlení v rozsahu rychlosti mění z proti 1 před proti 2 rovná se:

.

V podmínkách skutečného provozu vozu prodlužuje čas strávený řazením a prokluzem spojky dobu zrychlení oproti její teoretické (vypočtené) hodnotě. Doba potřebná k řazení závisí na konstrukci převodovky. Při použití automatické převodovky je tato doba prakticky nulová.

Navíc k přetaktování nedochází vždy při plná zásoba paliva, jak se předpokládá v uvedeném způsobu. To se také zvyšuje reálný čas přetaktování.

Při použití manuální převodovky je důležitým bodem správná volba nejpříznivějších rychlostí řazení. proti 1-2 , v 2-3 atd. (viz část "Výpočet trakce vozidla").

Pro posouzení schopnosti vozu zrychlit se jako ukazatel používá také čas zrychlení po rozjezdu na 100 a 500. m.

Zrychlení vykreslování

V praktických výpočtech se předpokládá, že ke zrychlení dochází na vodorovné zpevněné vozovce. Spojka zapnutá a neprokluzuje. Ovládání motoru je v poloze plného paliva. Tím je zajištěna přilnavost kol k vozovce bez prokluzu. Předpokládá se také, že se parametry motoru mění podle vnější otáčkové charakteristiky.

Předpokládá se, že zrychlení u osobních automobilů začíná minimální udržovanou rychlostí na nejnižším rychlostním stupni v pořadí proti 0 = 1,5…2,0slečna až k hodnotám proti T = 27,8slečna(100km/h). Pro nákladní vozidla akceptujte: proti T = 16,7slečna(60km/h).

Postupně začíná rychlostí proti 0 = 1,5…2,0slečna na prvním rychlostním stupni a následujících rychlostech, na dynamické charakteristice (obr. 1) pro úsečku zvolenou podél úsečky proti vypočtené body (alespoň pět) určují rezervu dynamického faktoru při zrychlení jako rozdíl v pořadnicích ( D-f) na různých přenosech. Rotující hmotnostní faktor ( δ vr) pro každý přenos se vypočítá podle vzorce:

δ vr= 1,04 + 0,05 i kp 2 .

Zrychlení vozidla se určuje podle vzorce:

j =
.

Na základě získaných dat se sestaví grafy zrychlení j=f(v)(obr. 2).

Obr.2. Charakteristika zrychlení vozu.

Při správném výpočtu a konstrukci bude křivka zrychlení na nejvyšší rychlostní stupeň protnout úsečku v bodě maximální rychlosti. K dosažení maximální rychlosti dochází při plném využití rezervy dynamického faktoru: D–f=0.

Vykreslení doby zrychlenít = f(v)

Tento graf je vytvořen pomocí grafu zrychlení automobilu j=f(v)(obr. 2). Rychlostní stupnice grafu zrychlení je rozdělena na stejné části, například každou 1 slečna, a od začátku každého úseku jsou nakresleny kolmice k průsečíku s křivkami zrychlení (obr. 3).

Plocha každého ze získaných elementárních lichoběžníků na přijaté stupnici se rovná době zrychlení pro daný úsek rychlosti, pokud předpokládáme, že v každém úseku rychlosti nastává zrychlení s konstantním (průměrným) zrychlením:

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

Kde j 1 , j 2 - zrychlení na začátku a na konci uvažovaného úseku rychlostí, slečna 2 .

Tento výpočet nezohledňuje čas na řazení a další faktory, které vedou k nadhodnocení doby zrychlení. Proto místo průměrného zrychlení vezměte zrychlení j i na začátku libovolně odebraného úseku (určeného měřítkem).

Vzhledem k učiněnému předpokladu doba zrychlení na každém úseku přírůstku rychlosti Δv definováno jako:

t i = Δv/j i ,S.

Rýže. 3. Vynesení času zrychlení

Na základě získaných dat se sestaví graf doby zrychlení. t = f(v). Plný úvazek zrychlení od proti 0 až k hodnotám proti T je definován jako součet doby zrychlení (s kumulativním součtem) pro všechny úseky:

t 1 =Δv/j 1 , t 2 =t 1 +(Δv/j 2 ) ,t 3 = t 2 +(Δv/j 3 ) a tak dále, dokud t T konečný čas zrychlení:

.

Při vykreslování grafu času zrychlení je vhodné použít tabulku a vzít Δv= 1slečna.

	Zápletky o rychlosti proti i , slečna
č. parcel
j i , slečna 2
t i , S
Čas náběhu

Připomeňme, že sestrojený (teoretický) graf zrychlení (obr. 4) se od skutečného liší tím, že není zohledněn reálný čas pro řazení. Na obr. 4 je čas (1,0 S) ke změně převodového stupně se zobrazí podmíněně pro znázornění okamžiku řazení.

Při použití mechanické (rychlostní) převodovky na automobilu je graf skutečného času zrychlení charakterizován ztrátou rychlosti v okamžicích řazení. Prodlužuje také dobu zrychlení. Vůz s převodovkou se synchronizátory má vyšší zrychlení. Největší intenzita u vozu s automatickou bezestupňovou převodovkou.

Doba zrychlení domácích osobních automobilů malé třídy z klidu na rychlost 100 km/h(28slečna) je asi 13…20 S. Pro střední a velká třída nepřesahuje 8…10 S.

Rýže. 4. Charakteristika zrychlení vozu v čase.

Doba zrychlení pro nákladní vozidla do rychlosti 60 km/h(17slečna) je 35…45 S a vyšší, což svědčí o jejich nedostatečné dynamice.

km/h je 500…800 m.

Srovnávací údaje o době zrychlení automobilů domácí a zahraniční výroby jsou uvedeny v tabulce. 3.4.

Tabulka 3.4.

Doba zrychlení osobních automobilů do rychlosti 100 km/h (28 m/s)

Automobil	Čas, S	Automobil	Čas, S
VAZ-2106 1.6 (74)		Alfa Romeo-156 2.0 (155)
VAZ-2121 1.6 (74)		Audi A6 Tdi 2,5 (150)
Moskvič 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)

Poznámka: Pracovní objem je uveden vedle typu vozidla ( l) a výkon (v závorkách) motoru ( hp).

Sestavení grafu dráhy zrychlení vozuS = f(v)

Podobně se provádí grafická integrace dříve vytvořené závislosti t = F(PROTI) abyste získali závislost dráhy zrychlení S na rychlosti vozidla. V tento případ křivka časového grafu zrychlení vozu (obr. 5) je rozdělena na časové intervaly, pro každý z nich jsou nalezeny odpovídající hodnoty PROTI C R k .

Obr.5. Diagram vysvětlující použití grafu času zrychlení vozidla t = F ( PROTI ) k vytvoření grafu dráhy zrychleníS = f( PROTI ) .

Oblast elementárního obdélníku, například v intervalu Δ t 5 existuje cesta, kterou auto projede od značky t 4 až po značku t 5 , pohybující se konstantní rychlostí PROTI C R 5 .

Plocha elementárního obdélníku je určena takto:

Δ S k = PROTI C R k (t k - t k -1 ) = PROTI C R k · Δ t k .

Kde k=l... m- pořadové číslo intervalu, m je zvolen libovolně, ale je považován za vhodný pro výpočet kdy m = n.

Například (obr. 5), pokud PROTI cf5 =12,5 slečna; t 4 =10 S; t 5 =14 S, Že Δ S 5 = 12,5(14 - 10) = 5 m.

Cesta zrychlení z rychlosti PROTI 0 do rychlosti PROTI 1 : S 1 = Δ S 1 ;

do rychlosti PROTI 2 : S 2 = Δ S 1 + Δ S 2 ;

do rychlosti PROTI n : S n = Δ S 1 + Δ S 2 + ... + Δ S n =
.

Výsledky výpočtu jsou zaneseny do tabulky a prezentovány ve formě grafu (obr. 6).

Cesta zrychlení pro auta do rychlosti 100 km/h je 300…600 m. U nákladních vozidel dráha zrychlení na rychlost 50 km/h rovných 150…300 m.

Obr.6. Grafikazrychlovací dráhyauto.

• studovat různé pohyby, můžeme rozlišit jeden poměrně jednoduchý a běžný druh pohybu - pohyb s konstantním zrychlením. Uveďme definici a přesný popis tohoto pohybu. Galileo byl první, kdo objevil pohyb s konstantním zrychlením.

Jednoduchým případem nerovnoměrného pohybu je pohyb s konstantním zrychlením, při kterém se modul a směr zrychlení s časem nemění. Může být rovný a křivočarý. Autobus nebo vlak se pohybuje přibližně konstantním zrychlením při rozjezdu nebo při brzdění, klouzání puku po ledu apod. Všechna tělesa pod vlivem přitažlivosti k Zemi dopadají k jejímu povrchu se stálým zrychlením, lze-li zanedbat odpor vzduchu. O tom se bude dále diskutovat. Budeme studovat především pohyb s konstantním zrychlením.

Při pohybu s konstantním zrychlením se vektor rychlosti mění stejným způsobem pro všechny stejné časové intervaly. Pokud se časový interval zkrátí na polovinu, zmenší se na polovinu i modul vektoru změny rychlosti. V první polovině intervalu se rychlost mění úplně stejně jako ve druhé. V tomto případě zůstává směr vektoru změny rychlosti nezměněn. Poměr změny rychlosti k časovému intervalu bude stejný pro jakýkoli časový interval. Proto výraz pro zrychlení může být zapsán jako:

Pojďme si to vysvětlit obrázkem. Nechť je trajektorie křivočará, zrychlení je konstantní a směřuje dolů. Pak budou vektory změny rychlosti pro stejné časové intervaly, například pro každou sekundu, směřovány dolů. Najděte změny rychlosti pro po sobě jdoucí časové intervaly rovné 1 s. K tomu vyčleníme z jednoho bodu A rychlosti 0, 1, 2, 3 atd., které těleso nabude po 1 s a odečteme počáteční rychlost od konečné. Protože = konst, pak všechny vektory přírůstku rychlosti pro každou sekundu leží na stejné svislici a mají stejné moduly (obr. 1.48), tj. modul vektoru změny rychlosti A roste rovnoměrně.

Rýže. 1,48

Pokud je zrychlení konstantní, pak to lze chápat jako změnu rychlosti za jednotku času. To vám umožní nastavit jednotky pro zrychlovací modul a jeho projekce. Napíšeme výraz pro akcelerační modul:

Z toho tedy vyplývá

Jednotkou zrychlení je tedy konstantní zrychlení pohybu tělesa (bod), při kterém se modul rychlosti mění na jednotku rychlosti za jednotku času:

Tyto jednotky zrychlení jsou čteny jako jeden metr za sekundu na druhou a jeden centimetr za sekundu na druhou.

Jednotka zrychlení 1 m/s 2 je takové konstantní zrychlení, při kterém je modul změny rychlosti za každou sekundu 1 m/s.

Pokud zrychlení bodu není konstantní a v určitém okamžiku se rovná 1 m/s 2, pak to neznamená, že modul přírůstku rychlosti je 1 m/s za sekundu. V tomto případě by se hodnota 1 m / s 2 měla chápat následovně: pokud by od tohoto okamžiku bylo zrychlení konstantní, pak by se modul změny rychlosti rovnal za každou sekundu 1 m / s.

Vůz Zhiguli při zrychlení z klidu získá zrychlení 1,5 m / s 2 a vlak - asi 0,7 m / s 2. Kámen padající na zem se pohybuje se zrychlením 9,8 m/s 2 .

Z různých druhů nerovnoměrného pohybu jsme vybrali ten nejjednodušší – pohyb s konstantním zrychlením. Neexistuje však pohyb s přísně konstantním zrychlením, stejně jako neexistuje pohyb s přísně konstantní rychlostí. To vše jsou nejjednodušší modely skutečných pohybů.

Proveďte cvičení

1. Bod se pohybuje po křivočaré trajektorii se zrychlením, jehož modul je konstantní a rovný 2 m/s 2 . Znamená to, že za 1 s se modul rychlosti bodu změní o 2 m/s?
2. Bod se pohybuje s proměnným zrychlením, jehož modul je v určitém okamžiku 3 m/s 2 . Jak interpretovat tuto hodnotu zrychlení pohybujícího se bodu?