Zrýchlenie, zrýchlenie, zotrvačnosť. Auto naberá rýchlosť

Automobil, bez ohľadu na to, či sa pohybuje alebo stojí, je vystavený gravitačnej sile (hmotnosti) smerujúcej vertikálne nadol.

Gravitácia tlačí kolesá auta na cestu. Výslednica tejto sily sa nachádza v ťažisku. Rozloženie hmotnosti vozidla pozdĺž náprav závisí od umiestnenia ťažiska. Čím bližšie je ťažisko k jednej z osí, tým väčšie bude zaťaženie tejto nápravy. Na osobných autách je zaťaženie nápravy rozdelené približne rovnomerne.

Umiestnenie ťažiska nielen vo vzťahu k pozdĺžnej osi, ale aj na výšku má veľký vplyv na stabilitu a ovládateľnosť auta. Čím vyššie bude ťažisko, tým bude auto menej stabilné. Ak je auto na vodorovnom povrchu, potom gravitačná sila smeruje vertikálne nadol. Na naklonenom povrchu je rozdelená na dve sily (pozri obrázok): jedna z nich tlačí kolesá na povrch vozovky a druhá má tendenciu prevrátiť auto. Čím vyššie je ťažisko a väčší uhol náklonu auta, tým skôr sa naruší stabilita a auto sa môže prevrátiť.

Počas jazdy na auto pôsobí okrem gravitácie množstvo ďalších síl, ktorých prekonávanie si vyžaduje výkon motora.

Na obrázku je znázornený diagram síl pôsobiacich na auto počas jazdy. Tie obsahujú:

• sila valivého odporu vynaložená na deformáciu pneumatiky a vozovky, trenie pneumatiky o vozovku, trenie v ložiskách hnacích kolies a pod.;
• sila zdvíhacieho odporu (nie je znázornená na obrázku), v závislosti od hmotnosti vozidla a uhla zdvíhania;
• sila odporu vzduchu, ktorej veľkosť závisí od tvaru (smerovitosti) auta, relatívna rýchlosť jeho pohyb a hustota vzduchu;
• odstredivá sila, ktorá vzniká pri pohybe auta v zákrute a je nasmerovaná v smere opačnom k ​​zákrute;
• zotrvačná sila pohybu, ktorej veľkosť pozostáva zo sily potrebnej na zrýchlenie hmotnosti auta v jeho pohyb vpred a sila potrebná na uhlové zrýchlenie rotujúcich častí automobilu.

Vozidlo sa môže pohybovať len vtedy, ak jeho kolesá majú dostatočnú priľnavosť k povrchu vozovky.

Ak je ťažná sila nedostatočná (menšia ako ťažná sila na hnacie kolesá), potom sa kolesá prešmykujú.

Sila priľnavosti na vozovke závisí od hmotnosti kolesa, stavu povrchu vozovky, tlaku vzduchu v pneumatikách a dezénu.

Na určenie vplyvu stavu vozovky na trakčnú silu použite koeficient adhézie, ktorý sa určí vydelením ťažnej sily hnacích kolies automobilu hmotnosťou automobilu na týchto kolesách.

Koeficient adhézie závisí od typu povrchu vozovky a jej stavu (prítomnosť vlhkosti, nečistôt, snehu, ľadu); jeho hodnota je uvedená v tabuľke (pozri obrázok).

Na vozovkách s asfaltobetónovým povrchom sa koeficient adhézie prudko znižuje, ak sú na povrchu mokré nečistoty a prach. V tomto prípade nečistoty vytvárajú film, ktorý prudko znižuje koeficient priľnavosti.

Na cestách s asfaltobetónovou vozovkou sa v horúcom počasí objavuje na povrchu mastný film vyčnievajúceho bitúmenu, ktorý znižuje koeficient adhézie.

So zvyšujúcou sa rýchlosťou sa pozoruje aj pokles koeficientu adhézie medzi kolesami a vozovkou. So zvýšením rýchlosti jazdy na suchej vozovke s asfaltobetónovým chodníkom z 30 na 60 km/h teda koeficient adhézie klesá o 0,15.

Akcelerácia, zrýchlenie, dojazd

Výkon motora sa vynakladá na pohon hnacích kolies automobilu a na prekonanie trecích síl v prevodových mechanizmoch.

Ak je veľkosť sily, s ktorou sa hnacie kolesá otáčajú a vytvárajú ťažnú silu, väčšia ako celková sila odporu voči pohybu, potom sa auto bude pohybovať so zrýchlením, t.j. so zrýchlením.

Zrýchlenie je zvýšenie rýchlosti za jednotku času. Ak sa ťažná sila rovná silám odporu pohybu, vozidlo sa bude pohybovať bez zrýchlenia rovnomernou rýchlosťou. Čím vyššie maximálny výkon motora a čím menšia hodnota celkových odporových síl, tým viac rýchlejšie auto dosiahne nastaviť rýchlosť.

Okrem toho je rýchlosť zrýchlenia ovplyvnená hmotnosťou vozidla, prevodovým pomerom prevodovky, posledná jazda, počet prevodových stupňov a aerodynamika auta.

Počas jazdy sa akumuluje určitá zásoba kinetickej energie, auto získava zotrvačnosť. Vďaka zotrvačnosti sa auto môže nejaký čas pohybovať s vypnutým motorom – zotrvačnosťou. Dojazd sa používa na úsporu paliva.

Brzdenie auta

Brzdenie auta má veľký význam pre bezpečnosť premávky a závisí od jeho brzdných vlastností. Čím lepšie a spoľahlivejšie sú brzdy, tým rýchlejšie dokážete zastaviť idúce auto a tým vyššiu rýchlosť dokážete pohybovať, a teda tým vyššia bude jeho priemerná rýchlosť.

Keď sa vozidlo pohybuje, nahromadená kinetická energia sa absorbuje počas brzdenia. Brzdeniu napomáhajú sily odporu vzduchu, valivého odporu a odporu stúpania. Na svahu nevznikajú žiadne stúpajúce odporové sily a k zotrvačnosti auta sa pridáva aj zložka gravitácie, ktorá sťažuje brzdenie.

Pri brzdení vzniká medzi kolesami a vozovkou brzdná sila, opačne ako je smer ťažnej sily. Brzdenie závisí od vzťahu medzi brzdnou silou a trakčnou silou. Ak je ťažná sila medzi kolesami a vozovkou väčšia ako brzdná sila, auto zabrzdí. Ak je brzdná sila väčšia ako ťažná sila, potom sa pri brzdení kolesá budú kĺzať vzhľadom na vozovku. V prvom prípade sa pri brzdení kolesá odvaľujú, postupne spomaľujú svoju rotáciu a kinetická energia auta sa mení na tepelnú energiu, zahrievanie Brzdové doštičky a kotúče (bicie). V druhom prípade sa kolesá prestanú otáčať a budú kĺzať po vozovke, takže väčšina kinetickej energie sa premení na teplo z trenia medzi pneumatikami a vozovkou. Brzdenie so zastavenými kolesami zhoršuje ovládateľnosť vozidla, najmä pri šmikľavá cesta a vedie k zrýchlené opotrebovanie pneumatiky

Najväčšiu brzdnú silu možno dosiahnuť len vtedy, keď sú brzdné momenty na kolesách úmerné ich zaťaženiu. Ak sa takáto proporcionalita nedodrží, potom sa brzdná sila na jednom z kolies nevyužije naplno.

Účinnosť bŕzd sa posudzuje podľa brzdná dráha a množstvo spomalenia.

Brzdná dráha je vzdialenosť, ktorú auto prejde od začiatku brzdenia po úplné zastavenie. Spomalenie vozidla je množstvo, o ktoré sa zníži rýchlosť vozidla za jednotku času.

Manipulácia s vozidlom

Ovládateľnosť auta sa vzťahuje na jeho schopnosť meniť smer.

Pri jazde v priamom smere je to veľmi dôležité ovládateľné kolesá svojvoľne nezatáčala a vodič by nemusel vynakladať námahu na udržanie kolies v požadovanom smere. Vozidlo je vybavené stabilizáciou riadených kolies v jazdnej polohe smer dopredu, čo sa dosiahne pozdĺžny uhol sklon osi otáčania a uhol medzi rovinou rotácie kolesa a vertikálou. Vďaka pozdĺžnemu sklonu je koleso inštalované tak, že jeho oporný bod vzhľadom na os riadenia je posunutý späť o hodnotu A a jeho činnosť je podobná ako pri valci (pozri obrázok).

Pri priečnom nakláňaní je otáčanie kolesa vždy náročnejšie ako jeho vrátenie do pôvodnej polohy – pohyb v priamom smere. Vysvetľuje to skutočnosť, že keď sa koleso otáča, predná časť vozidla sa o niečo zdvihne b(vodič vyvíja relatívne väčšiu silu na volant).

Aby sa riadené kolesá vrátili do priamej polohy, hmotnosť vozidla pomáha otáčať kolesá a vodič vyvíja miernu silu na volant.

Na autách, najmä s nízkym tlakom vzduchu v pneumatikách, dochádza k bočnému šmyku. K bočnému sklzu dochádza hlavne pod vplyvom bočnej sily, čo spôsobuje bočné vychýlenie pneumatiky; v tomto prípade sa kolesá neodvaľujú v priamom smere, ale sú posunuté do strany vplyvom bočnej sily (pozri obrázok).

Obe kolesá na prednej náprave majú rovnaký uhol sklzu. Pri pohybe kolies sa mení polomer otáčania, ktorý sa zväčšuje, znižuje sa schopnosť otáčania auta, ale jazdná stabilita sa nemení.

Pri preklzávaní kolies zadnej nápravy sa polomer otáčania zmenšuje, čo je obzvlášť viditeľné pri uhle sklzu zadné kolesá viac ako predné je narušená stabilita pohybu, auto sa začína „vyhýbať“ a vodič musí neustále korigovať smer pohybu. Aby sa znížil vplyv šmyku na ovládateľnosť vozidla, tlak vzduchu v pneumatikách predných kolies by mal byť o niečo nižší ako tlak vzduchu na zadných kolesách. Čím väčšia je bočná sila pôsobiaca na auto napr ostrá zákruta kde vznikajú veľké odstredivé sily.

Šmyk auta

Šmyk je bočné preklzávanie zadných kolies, keď sa vozidlo pohybuje vpred. Niekedy môže šmyk spôsobiť otáčanie auta okolo svojej zvislej osi.

Šmyk môže nastať v dôsledku mnohých dôvodov. Ak prudko otočíte riadené kolesá, môže sa ukázať, že zotrvačné sily budú väčšie ako ťažná sila kolies s vozovkou, čo sa často stáva na klzkej vozovke.

Pri nerovnomerných trakčných alebo brzdných silách na kolesá pravej a ľavej strany pôsobiacich v pozdĺžnom smere dochádza k točivému momentu vedúcemu ku šmyku. Bezprostrednou príčinou šmyku pri brzdení sú nerovnaké brzdné sily na kolesá tej istej nápravy, nerovnaká priľnavosť kolies pravej alebo ľavej strany k vozovke, prípadne nesprávne uloženie nákladu vzhľadom na pozdĺžnu os auta. Príčinou šmyku auta pri zatáčaní môže byť aj jeho brzdenie, keďže v tomto prípade sa pozdĺžna sila pripočítava k bočnej sile a ich súčet môže prevýšiť adhéznu silu, ktorá šmyku bráni (viď obrázok).

Aby ste zabránili šmyku auta, musíte: prestať brzdiť bez vypínania spojky (na autách s manuálnou prevodovkou); otáčajte kolesá v smere šmyku.

Tieto techniky sa vykonávajú hneď, ako začne šmyk. Po zastavení šmyku je potrebné vyrovnať kolesá, aby sa šmyk nerozbehol iným smerom.

Najčastejšie k šmyku dochádza, keď prudké brzdenie na mokrej alebo zľadovatenej vozovke sa šmyk zvyšuje obzvlášť rýchlo pri vysokej rýchlosti, takže na klzkej alebo zľadovatenej vozovke a pri odbočovaní musíte znížiť rýchlosť bez použitia bŕzd.

Schopnosť vozidla prejsť krajinou

Schopnosť vozidla prejsť krajinou je jeho schopnosť ísť ďalej zlé cesty a v teréne, ako aj prekonávanie rôznych prekážok, s ktorými sa na ceste stretnete. Priechodnosť je určená:

• schopnosť prekonať valivý odpor pomocou trakčných síl na kolesách;
• celkové rozmery vozidla;
• schopnosť vozidla prekonať prekážky na ceste.

Hlavným faktorom charakterizujúcim bežecké schopnosti je pomer medzi najväčšou trakčnou silou použitou na hnacie kolesá a silou odporu voči pohybu. Vo väčšine prípadov je schopnosť vozidla prejsť terénom obmedzená nedostatočnou trakciou medzi kolesami a vozovkou, a teda nemožnosťou využiť maximálnu trakčnú silu. Na posúdenie schopnosti prejazdu vozidla po zemi sa používa koeficient adhéznej hmotnosti, ktorý sa určí vydelením hmotnosti na hnacích kolesách celkovou hmotnosťou vozidla. Najväčšia bežkárska schopnosť mať autá, v ktorých sú poháňané všetky kolesá. V prípade použitia prívesov, ktoré zvyšujú celkovú hmotnosť, ale nemenia sa hmotnosť úchopu, schopnosť bežkovania prudko klesá.

Veľkosť adhézie medzi hnacími kolesami a vozovkou je výrazne ovplyvnená špecifickým tlakom pneumatík na vozovku a dezénom. Špecifický tlak je určený tlakom hmotnosti kolesa na stopu pneumatiky. Na sypkých pôdach bude manévrovateľnosť vozidla lepšia, ak bude špecifický tlak nižší. Na tvrdých a klzkých cestách sa trakcia zlepšuje s vyšším špecifickým tlakom. Pneumatika s veľkým vzorom dezénu na mäkkých pôdach bude mať väčšiu stopu a nižší špecifický tlak, zatiaľ čo na tvrdých pôdach bude mať pneumatika menší stopu a špecifický tlak sa zvýši.

Schopnosť vozidla prejsť krajinou celkové rozmery určený:

• pozdĺžny polomer priechodnosti;
• priečny polomer priechodnosti;
• najmenšia vzdialenosť medzi najnižšími bodmi auta a vozovky;
• predné a zadný roh bežecké schopnosti (uhly nájazdu a odchodu);
• horizontálny polomer otáčania;
• celkové rozmery vozidla;
• výška ťažiska auta.

Červený semafor sa zmenil na žltú, potom na zelenú. Autá sa s napätým rachotom rozbehnú, potom na chvíľu stíchne zvuk motorov – vodiči pustia palivový pedál a preradia, opäť akcelerácia, opäť chvíľka kľud a opäť akcelerácia. Len 100 metrov za križovatkou sa prúd áut akoby upokojil a plynulo sa valí až k ďalšej svetelnej križovatke. Len jeden staré auto Moskvič prešiel križovatkou hladko a potichu. Na obrázku je vidieť, ako predbehol všetky autá a dostal sa ďaleko dopredu. Toto auto sa priblížilo ku križovatke práve v momente, keď na semafore zasvietila zelená, vodič nemusel brzdiť a zastaviť auto a potom už nemusel znova zrýchľovať. Ako to, že jedno auto (a dokonca aj starý Moskvič s nízkym výkonom) sa pohybuje ľahko, bez napätia rýchlosťou asi 50 km/h, zatiaľ čo iné, so zjavným napätím, postupne naberajú rýchlosť a dosahujú rýchlosť 50 km /h ďaleko za križovatkou, keď sa Moskvič už blíži k ďalšiemu semaforu? Je zrejmé, že pre rovnomerný pohyb vyžaduje podstatne menej námahy a spotreby energie ako pri akcelerácii alebo, ako sa hovorí, pri zrýchlenom pohybe.

Ryža. Pomerne slabé auto dokáže predbehnúť výkonnejšie, ak sa blíži ku križovatke v momente, keď sa rozsvieti zelená a nevynaloží námahu na rozbiehanie a akceleráciu.

Ale predtým, ako sa naučíte zrýchliť auto, musíte si zapamätať niektoré pojmy.

Zrýchlenie auta

Ak auto prejde za sekundu rovnaký počet metrov, pohyb sa nazýva rovnomerný alebo rovnomerný. Ak sa vzdialenosť prejdená autom každú sekundu (rýchlosť) mení, pohyb sa nazýva:

• s rastúcou rýchlosťou - zrýchlené
• keď rýchlosť klesá - pomaly

Nazýva sa prírastok rýchlosti za jednotku času zrýchlenie, zníženie rýchlosti za jednotku času - záporné zrýchlenie alebo spomalenie.

Zrýchlenie sa meria zvýšením alebo znížením rýchlosti (v metroch za sekundu) za 1 sekundu. Ak sa rýchlosť zvýši o 3 m/s/s, zrýchlenie je 3 m/s/s alebo 3 m/s/s alebo 3 m/s2.

Zrýchlenie sa označuje písmenom j.

Zrýchlenie rovnajúce sa 9,81 m/s2 (alebo zaokrúhlené na 10 m/s2) zodpovedá zrýchleniu, o ktorom je zo skúseností známe, že má voľne padajúce teleso (ignorujúc odpor vzduchu) a nazýva sa zrýchlenie spôsobené gravitáciou. Označuje sa písmenom g.

Zrýchlenie auta

Zrýchlenie auta je zvyčajne znázornené graficky. Dráha je vynesená na vodorovnej osi grafu a rýchlosť je vynesená na zvislej osi a body zodpovedajúce každému dokončenému segmentu cesty sú vynesené. Namiesto rýchlosti na vertikálnej stupnici môže byť čas zrýchlenia oneskorený, ako je znázornené na grafe zrýchlenia domácich automobilov.

Ryža. Diagram dráhy zrýchlenia.

Graf zrýchlenia je krivka s postupne klesajúcim sklonom. Zakrivené ramená zodpovedajú bodom radenia, kde zrýchlenie na chvíľu klesne, ale často nie sú zobrazené.

Zotrvačnosť

Auto nedokáže zrýchliť z pokoja vyššia rýchlosť, pretože musí prekonávať nielen sily odporu voči pohybu, ale aj zotrvačnosť.

Zotrvačnosť- to je vlastnosť telesa udržiavať pokojový stav alebo stav rovnomerného pohybu. Z mechaniky je známe, že nehybné teleso je možné uviesť do pohybu (resp. meniť rýchlosť pohybujúceho sa telesa) len vplyvom vonkajšej sily. Prekonaním pôsobenia zotrvačnosti vonkajšia sila mení rýchlosť tela, inými slovami, dáva mu zrýchlenie. Veľkosť zrýchlenia je úmerná veľkosti sily. Čím väčšia je hmotnosť telesa, tým väčšia musí byť sila, aby toto teleso získalo požadované zrýchlenie. Hmotnosť- ide o množstvo úmerné množstvu látky v tele; hmotnosť m sa rovná hmotnosti telesa G vydelenej tiažovým zrýchlením g (9,81 m/s2):

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

Hmota auta odoláva zrýchleniu silou Pj, táto sila sa nazýva zotrvačná sila. Aby došlo k zrýchleniu, musí sa na hnacie kolesá vytvoriť dodatočná trakčná sila, rovnakú silu zotrvačnosť. To znamená, že sila potrebná na prekonanie zotrvačnosti telesa a na udelenie určitého zrýchlenia j telesu sa ukáže ako úmerná hmotnosti telesa a zrýchleniu. Táto sila sa rovná:

Pj = mj = Gj / 9,81, kg

Na urýchlenie pohybu auta je potrebná dodatočná spotreba energie:

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

Pre presné výpočty by rovnice (31) a (32) mali zahŕňať faktor b („delta“) - koeficient rotujúcich hmôt, ktorý zohľadňuje vplyv rotujúcich hmôt automobilu (najmä zotrvačník motora a kolesá) pri zrýchlení. potom:

Nj = Gj*Va*b / 2650, hp

Ryža. Časové grafy zrýchlenia pre domáce autá.

Vplyv rotujúcich hmôt spočíva v tom, že okrem prekonania zotrvačnosti hmoty automobilu je potrebné „roztočiť“ zotrvačník, kolesá a iné rotujúce časti automobilu, pričom časť výkonu motora minú na to. toto. Hodnotu koeficientu b možno považovať približne za rovnú:

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

kde ik je prevodový pomer v prevodovke.

Teraz, keď vezmeme napríklad auto s celkovou hmotnosťou 2000 kg, nie je ťažké porovnať sily potrebné na udržanie pohybu tohto auta na asfalte pri rýchlosti 50 km/h (ešte neberieme do úvahy odpor vzduchu) a vzdialiť sa zrýchlením cca 2,5 m/sec2, bežným pre modernu osobné autá.

Podľa rovnice:

Pf = 2000*0,015 = 30, kg

Na prekonanie odporu zotrvačnosti na najvyšší prevod(ik = 1) potrebná sila:

Pj = 2 000 * 2,5 * 1,1 / 9,81 = 560, kg

Auto nemôže vyvinúť takú silu pri najvyššom prevodovom stupni, musíte zaradiť prvý prevodový stupeň (s prevodový pomer ik = 3).

Potom dostaneme:

Pj = 2 000 * 2,5 * 1,5 / 9,81 = 760, kg

čo je u moderných osobných áut celkom možné.

Sila potrebná na spustenie je teda 25-krát väčšia ako sila potrebná na udržanie pohybu konštantná rýchlosť 50 km/h.

Na zabezpečenie rýchleho zrýchlenia vozidla je potrebné nainštalovať motor veľká sila. Pri jazde konštantnou rýchlosťou (okrem maximálnej rýchlosti) motor nepracuje na plný výkon.

Z uvedeného je jasné, prečo treba pri rozjazde zaradiť nižší prevodový stupeň. Len tak mimochodom poznamenávame, že na nákladných autách by ste mali zvyčajne začať zrýchľovať na druhom prevodovom stupni. Faktom je, že pri prvom prevodovom stupni (ik sa približne rovná 7.) je vplyv rotujúcich hmôt veľmi veľký a ťažná sila nestačí na to, aby poskytla automobilu vysoké zrýchlenie; zrýchlenie bude veľmi pomalé.

Na suchej vozovke s koeficientom adhézie f rovným približne 0,7 nespôsobuje rozjazd zo zastavenia na nízkom prevodovom stupni žiadne ťažkosti, pretože adhézna sila stále prevyšuje trakčnú silu. Na klzkej vozovke sa však často môže ukázať, že ťažná sila pri nízkom prevodovom stupni je väčšia ako ťažná sila (najmä keď je auto nezaťažené) a kolesá začnú preklzávať. Z tejto situácie existujú dva spôsoby:

1. znížte trakčnú silu rozjazdom s nízkou zásobou paliva alebo zaradením druhého prevodového stupňa (napr kamióny- na treťom);
2. zvýšiť koeficient priľnavosti, t.j. nasypať piesok pod hnacie kolesá, položiť konáre, dosky, handry, na kolesá nasadiť reťaze atď.

Pri akcelerácii je ovplyvnené najmä odľahčenie predných kolies a dodatočné zaťaženie zadných kolies. Môžete pozorovať, ako sa auto pri rozbiehaní zo zastávky citeľne a niekedy veľmi prudko „hrbí“ na zadné kolesá. K tomuto prerozdeleniu zaťaženia dochádza aj vtedy, keď sa vozidlo pohybuje rovnomerne. Vysvetľuje sa to pôsobením krútiaceho momentu. Zuby hnacieho kolesa hlavného kolesa tlačia na zuby hnaného (korunového) kolesa a akoby tlačia zadná náprava na zem; v tomto prípade dôjde k reakcii, ktorá tlačí hnacie koleso nahor; je tam mierna rotácia všetkého zadná náprava v smere opačnom k ​​smeru otáčania kolies. Pružiny pripevnené na skrini nápravy svojimi koncami zdvíhajú prednú časť rámu alebo karosérie a spúšťajú zadnú časť. Mimochodom, poznamenávame, že práve z dôvodu odľahčenia predných kolies je ľahšie ich otáčať, keď sa auto pohybuje so zaradeným prevodovým stupňom, ako pri jazde na voľnobeh, a ešte viac pri parkovaní. To pozná každý vodič. Vráťme sa však k dodatočne zaťaženým zadným kolesám.

Dodatočné, prírastkové zaťaženie zadných kolies Zd od prenášaný moment viac ako ešte chvíľu Mk spojený s kolesom a kratším rázvor auto L (v m):

Prirodzene, toto zaťaženie je obzvlášť vysoké pri jazde na nižší prevodový stupeň, pretože krútiaci moment dodávaný na kolesá sa zvyšuje. Takže na aute GAZ-51 sa dodatočné zaťaženie na prvom prevodovom stupni rovná:

Zd = 316/3,3 = 96, kg

Pri rozjazde a zrýchľovaní pôsobí na auto zotrvačná sila Pj pôsobiaca v ťažisku auta a smerujúca dozadu, teda v opačnom smere ako je zrýchlenie. Keďže sila Pj pôsobí vo výške hg od roviny vozovky, bude mať tendenciu prevrátiť auto okolo zadných kolies. V tomto prípade sa zaťaženie zadných kolies zvýši a na predných kolesách sa zníži o hodnotu:

Ryža. Pri prenose síl z motora sa zvyšuje zaťaženie zadných kolies a znižuje sa zaťaženie predných kolies.

Pri rozjazde z pokoja teda zadné kolesá a pneumatiky znášajú zaťaženie od hmotnosti vozidla, od zvýšeného prenášaného krútiaceho momentu a od sily zotrvačnosti. Toto zaťaženie pôsobí na ložiská zadnej nápravy a hlavne na zadné pneumatiky. Aby ste ich zachránili, musíte začať čo najhladšie. Malo by sa pamätať na to, že v stúpaní sú zadné kolesá ešte viac zaťažené. Zapnuté strmé stúpanie Pri rozbiehaní z dorazu a aj pri vysokom ťažisku auta môže dôjsť k takému odľahčeniu predných kolies a preťaženiu zadných kolies, ktoré povedie k poškodeniu pneumatík až k prevráteniu auta dozadu.

Ryža. Okrem nákladu z ťažná sila, pri akcelerácii pôsobí na zadné kolesá dodatočná sila zo zotrvačnosti hmoty vozidla.

Vozidlo sa pohybuje so zrýchlením a jeho rýchlosť sa zvyšuje, pokiaľ je ťažná sila väčšia ako odporová sila. So zvyšujúcou sa rýchlosťou sa zvyšuje odpor voči pohybu; keď sa dosiahne rovnosť ťažnej sily a odporu, vozidlo získa rovnomerný pohyb, ktorého rýchlosť závisí od veľkosti tlaku na palivový pedál. Ak vodič úplne stlačí palivový pedál, táto rýchlosť rovnomerného pohybu je zároveň najvyššou rýchlosťou auta.

Práca na prekonávaní síl valivého odporu a vzduchu nevytvára rezervu energie - energia sa vynakladá na boj proti týmto silám. Práca na prekonávaní zotrvačných síl pri akcelerácii auta sa mení na pohybovú energiu. Táto energia sa nazýva kinetická energia. Energetickú rezervu vytvorenú v tomto prípade využijete, ak po určitom zrýchlení odpojíte hnacie kolesá od motora, radiacu páku prevodovky nastavíte do neutrálnej polohy, t. j. necháte auto pohybovať sa zotrvačnosťou, dobehnúť. Dobehový pohyb prebieha dovtedy, kým sa energetická rezerva nevyčerpá na prekonanie síl odporu voči pohybu. Je vhodné pripomenúť, že na rovnakom úseku dráhy je spotreba energie na zrýchlenie oveľa väčšia ako spotreba energie na prekonanie síl odporu voči pohybu. Preto môže byť vďaka nahromadenej energii dráha rozbehu niekoľkonásobne dlhšia ako dráha zrýchlenia. Dojazdová dráha z rýchlosti 50 km/h je teda u auta Pobeda asi 450 m, u auta GAZ-51 asi 720 m, pričom dráha zrýchlenia na túto rýchlosť je 150-200 m a 250-300 m, resp. Ak vodič nechce riadiť auto s veľmi vysoká rýchlosť môže značnú časť cesty jazdiť s autom a šetriť tak energiu a tým aj palivo.

Zrýchlenie je veľkosť zmeny rýchlosti telesa za jednotku času. Inými slovami, zrýchlenie je miera zmeny rýchlosti.

A - zrýchlenie, m/s 2
t - interval zmeny rýchlosti, s
V 0 - počiatočná rýchlosť telesa, m/s
V - konečná rýchlosť telesa, m/s

Príklad použitia vzorca.
Auto zrýchli z 0 na 108 km/h (30 m/s) za 3 sekundy.
Zrýchlenie, s ktorým auto zrýchľuje, je:
a = (V-V o)/t = (30 m/s – 0) / 3c = 10 m/s 2

Iná, presnejšia formulácia hovorí: zrýchlenie sa rovná derivácii rýchlosti tela: a=dV/dt

Pojem zrýchlenie je jedným z najdôležitejších vo fyzike. Akcelerácia sa používa pri úlohách zahŕňajúcich zrýchlenie, brzdenie, hody, strely a pády. Zároveň je však tento výraz jedným z najťažších na pochopenie, predovšetkým kvôli jednotke merania m/s 2(meter za sekundu za sekundu) sa v každodennom živote nepoužíva.

Zariadenie na meranie zrýchlenia sa nazýva akcelerometer. Akcelerometre v podobe miniatúrnych mikročipov sa používajú v mnohých smartfónoch a umožňujú im určiť silu, ktorou používateľ na telefón pôsobí. Údaje o sile nárazu na zariadenie vám umožňujú vytvárať mobilných aplikácií, ktoré reagujú na otáčanie a chvenie obrazovky.

Reakcia mobilné zariadenia otáčanie obrazovky zabezpečuje presne akcelerometer - mikročip, ktorý meria zrýchlenie zariadenia.

Približná schéma akcelerometra je znázornená na obrázku. Masívna váha pri náhlych pohyboch deformuje pružiny. Meranie deformácie pomocou kondenzátorov (alebo piezoelektrických prvkov) umožňuje vypočítať silu pôsobiacu na hmotnosť a zrýchlenie.

Ak poznáte deformáciu pružiny, pomocou Hookovho zákona (F=k∙Δx) môžete nájsť silu pôsobiacu na závažie, a ak poznáte hmotnosť závažia, pomocou druhého Newtonovho zákona (F=m∙a) zistíte zrýchlenie hmotnosti.

Na doske plošných spojov iPhonu 6 je akcelerometer umiestnený v mikročipe s rozmermi len 3 mm x 3 mm.

Jedným z najdôležitejších ukazovateľov dynamických vlastností automobilu je intenzita zrýchlenia - zrýchlenie.

Pri zmene rýchlosti vznikajú zotrvačné sily, ktoré musí auto prekonať, aby poskytlo dané zrýchlenie. Tieto sily sú spôsobené oboma postupne sa pohybujúcimi hmotami automobilu m, a momenty zotrvačnosti rotujúcich častí motora, prevodovky a kolies.

Pre uľahčenie výpočtov sa používa komplexný ukazovateľ - znížené zotrvačné sily:

Kde δ vr- faktor zohľadňujúci rotujúce hmoty.

Hodnota zrýchlenia j = dv/dt, ktorú môže auto vyvinúť pri jazde po vodorovnom úseku cesty pri danom prevodovom stupni a pri danej rýchlosti, sa zistí ako výsledok transformácie vzorca na určenie rezervy výkonu, ktorá sa vynakladá na zrýchlenie:

,

alebo podľa dynamických charakteristík:

D=f+
.

Odtiaľ: j =
.

Ak chcete určiť zrýchlenie pri stúpaní alebo klesaní, použite vzorec:

Schopnosť auta rýchle zrýchlenie obzvlášť dôležité v podmienkach jazdy v meste. Zvýšené zrýchlenie vozidla možno dosiahnuť zvýšením prevodového pomeru u 0 hlavný prevodový stupeň a zodpovedajúci výber charakteristiky krútiaceho momentu motora.

Maximálne zrýchlenie počas zrýchlenia je v rozmedzí:

Pre osobné automobily s prvým prevodovým stupňom 2,0…3,5 pani 2 ;

Pre osobné automobily s priamym prevodom 0,8…2,0 pani 2 ;

Pre nákladné vozidlá s druhým prevodovým stupňom 1,8…2,8 pani 2 ;

Pre nákladné vozidlá s priamym pohonom 0,4…0,8 pani 2 .

Čas a vzdialenosť zrýchlenia vozidla

Veľkosť zrýchlenia v niektorých prípadoch nie je dostatočne jasným ukazovateľom schopnosti vozidla zrýchliť. Na tento účel je vhodné použiť indikátory ako napr čas zrýchlenia a vzdialenosť na danú rýchlosť a grafy znázorňujúce závislosť rýchlosti od času a dráhy zrýchlenia.

Pretože j =, To dt =.

Odtiaľto integráciou výslednej rovnice zistíme čas zrýchlenia t v danom rozsahu otáčok od v 1 predtým v 2 :

.

Určenie dráhy zrýchlenia S v danom intervale sa zmeny rýchlosti vykonávajú nasledovne. Keďže rýchlosť je prvou deriváciou dráhy vzhľadom na čas, potom dráhový diferenciál dS = v dt, alebo dráha zrýchlenia v rozsahu rýchlosti od v 1 predtým v 2 rovná:

.

V reálnych prevádzkových podmienkach vozidla čas strávený preraďovaním a preklzávaním spojky zvyšuje čas zrýchlenia v porovnaní s jeho teoretickou (vypočítanou) hodnotou. Čas potrebný na zmenu prevodového stupňa závisí od konštrukcie prevodovky. Pri použití automatickej prevodovky je tento čas prakticky nulový.

Okrem toho k pretaktovaniu nedochádza vždy pri plná zásoba paliva, ako sa predpokladá v prezentovanej metóde. Tiež sa zvyšuje reálny čas zrýchlenie

Pri použití manuálnej prevodovky je dôležitým bodom správny výber najvýhodnejších rýchlostí radenia. v 1-2 ,v 2-3 atď. (pozri časť „Výpočet trakcie vozidla“).

Na posúdenie schopnosti auta zrýchľovať sa ako ukazovateľ používa aj čas zrýchlenia po rozjazde na vzdialenosť 100 a 500. m.

Vytváranie grafov zrýchlenia

V praktických výpočtoch sa predpokladá, že zrýchlenie nastáva na vodorovnej vozovke s tvrdým povrchom. Spojka je zopnutá a nešmýka sa. Ovládač prevádzkového režimu motora je v polohe plnej dodávky paliva. Zároveň je zabezpečená trakcia kolies s vozovkou bez preklzu. Tiež sa predpokladá, že k zmene parametrov motora dochádza podľa vonkajšej rýchlostnej charakteristiky.

Predpokladá sa, že zrýchlenie pre osobné automobily začína minimálnou stabilnou rýchlosťou na najnižšom prevodovom stupni v poradí v 0 = 1,5…2,0pani k hodnotám v T = 27,8pani(100km/h). Pre nákladné vozidlá akceptujeme: v T = 16,7pani(60km/h).

Postupne, počnúc rýchlosťou v 0 = 1,5…2,0pani na prvom prevodovom stupni a nasledujúcich prevodových stupňoch na dynamickej charakteristike (obr. 1) pre tie, ktoré sú zvolené na osi x v návrhové body (aspoň päť) určujú rezervu dynamického faktora počas zrýchlenia ako rozdiel ordinát ( D – f) v rôznych prevodoch. Faktor zohľadňujúci rotujúce hmoty ( δ vr) pre každý prenos sa vypočíta podľa vzorca:

δ vr= 1,04 + 0,05 i kp 2 .

Zrýchlenie auta je určené vzorcom:

j =
.

Na základe získaných údajov sa zostavia grafy zrýchlenia j=f(v)(obr. 2).

Obr.2. Charakteristika zrýchlenia vozidla.

Ak je vypočítaná a skonštruovaná správne, krivka zrýchlenia na najvyššom prevodovom stupni prekročí úsečku v bode maximálnej rýchlosti. K dosiahnutiu maximálnej rýchlosti dochádza pri plnom využití rezervy dynamického faktora: D – f = 0.

Vykreslenie grafu času zrýchleniat = f(v)

Tento graf je vytvorený pomocou grafu zrýchlenia auta. j=f(v)(obr. 2). Rýchlostná stupnica plánu zrýchlenia je rozdelená na rovnaké časti, napríklad každú 1 pani, a kolmice sa kreslia od začiatku každého úseku, kým sa nepretnú s krivkami zrýchlenia (obr. 3).

Plocha každého z výsledných elementárnych lichobežníkov na akceptovanej stupnici sa rovná dobe zrýchlenia pre daný rýchlostný úsek, ak predpokladáme, že pri každom rýchlostnom úseku dochádza k zrýchleniu s konštantným (priemerným) zrýchlením:

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

Kde j 1 , j 2 - zrýchlenia na začiatku a na konci uvažovaného rýchlostného úseku, pani 2 .

Tento výpočet nezohľadňuje čas potrebný na preradenie a ďalšie faktory, ktoré vedú k nadhodnoteniu času zrýchlenia. Preto sa namiesto priemerného zrýchlenia berie zrýchlenie j i na začiatku náhodne vybraného úseku (určeného na stupnici).

Berúc do úvahy vyslovený predpoklad čas zrýchlenia pri každom zvýšení rýchlosti Δv bude definovaný ako:

t i = Δv/j i ,s.

Ryža. 3. Vykreslenie grafu času zrýchlenia

Na základe získaných údajov sa zostaví graf času zrýchlenia t = f(v). Na plný úväzok zrýchlenie od v 0 k hodnotám v T určený ako súčet času zrýchlenia (s kumulatívnym súčtom) pre všetky úseky:

t 1 =Δv/j 1 , t 2 =t 1 + (Δv/j 2 ) ,t 3 = t 2 + (Δv/j 3 ) a tak ďalej až do t T konečný čas zrýchlenia:

.

Pri vykresľovaní grafu času zrýchlenia je vhodné použiť tabuľku a prijať Δv= 1pani.

	Rýchlostné úseky v i , pani
Počet parciel
j i , pani 2
t i , S
Čas zrýchlenia s kumulatívnym súčtom

Pripomeňme, že zostrojený (teoretický) graf zrýchlenia (obr. 4) sa od skutočného líši tým, že sa neberie do úvahy reálny čas preradenia. Na obr. 4 čas (1,0 s) pre radenie prevodových stupňov je zobrazená podmienečne na znázornenie momentu preradenia.

Pri použití manuálnej (stupňovej) prevodovky v aute je graf skutočného času zrýchlenia charakterizovaný stratou rýchlosti v momentoch radenia. To tiež zvyšuje čas zrýchlenia. Auto s prevodovkou so synchronizátormi má vyššiu rýchlosť zrýchlenia. Najvyššia intenzita je v aute s automatickou bezstupňovou prevodovkou.

Čas zrýchlenia domácich osobných automobilov malej triedy z pokoja na rýchlosť 100 km/h(28pani) je asi 13...20 s. Pre stredné a veľká trieda nepresahuje 8...10 s.

Ryža. 4. Charakteristika zrýchlenia vozidla v čase.

Čas zrýchlenia pre nákladné autá na rýchlosť 60 km/h(17pani) je 35…45 s a vyššie, čo svedčí o ich nedostatočnej dynamike.

km/h je 500…800 m.

Porovnávacie údaje o dobe zrýchlenia automobilov domácej a zahraničnej výroby sú uvedené v tabuľke. 3.4.

Tabuľka 3.4.

Čas zrýchlenia osobných automobilov na rýchlosť 100 km/h (28 m/s)

Automobilový	čas, s	Automobilový	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: Vedľa typu vozidla je uvedený zdvihový objem ( l) a výkon motora (v zátvorkách) ( hp).

Grafické znázornenie dráhy zrýchlenia automobiluS = f(v)

Podobným spôsobom sa vykoná grafická integrácia predtým skonštruovanej závislosti t = f(V) získať závislosť dráhy zrýchlenia S na rýchlosti auta. IN v tomto prípade krivka časového grafu zrýchlenia auta (obr. 5) je rozdelená na časové intervaly, pre každý z nich sú nájdené zodpovedajúce hodnoty V c R k .

Obr.5. Diagram vysvetľujúci použitie časového grafu zrýchlenia auta t = f ( V ) na vykreslenie dráhy zrýchleniaS = f( V ) .

Oblasť elementárneho obdĺžnika, napríklad v intervale Δ t 5 je tam cesta, po ktorej ide auto od značky t 4 na značku t 5 , pohybujúce sa konštantnou rýchlosťou V c R 5 .

Plocha elementárneho obdĺžnika sa určuje takto:

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

Kde k=l... m- poradové číslo intervalu, m je zvolený ľubovoľne, ale považuje sa za vhodný na výpočet, kedy m = n.

Napríklad (obr. 5), ak V cp5 =12,5 pani; t 4 =10 s; t 5 =14 s, To Δ S 5 = 12,5(14 - 10) = 5 m.

Dráha zrýchlenia verzus rýchlosť V 0 do rýchlosti V 1 : S 1 = Δ S 1 ;

do rýchlosti V 2 : S 2 = Δ S 1 + Δ S 2 ;

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

Výsledky výpočtu sú zapísané do tabuľky a prezentované vo forme grafu (obr. 6).

Dráha zrýchlenia pre osobné autá do rýchlosti 100 km/h je 300…600 m. Pre nákladné autá, dráha zrýchlenia na rýchlosť 50 km/h rovná 150…300 m.

Obr.6. Grafické umenieakceleračné dráhyauto.

• Študovať rôzne pohyby, môžeme rozlíšiť jeden pomerne jednoduchý a rozšírený druh pohybu – pohyb s neustálym zrýchľovaním. Uveďme definíciu a presný popis tohto pohybu. Galileo ako prvý objavil pohyb s konštantným zrýchlením.

Jednoduchým prípadom nerovnomerného pohybu je pohyb s konštantným zrýchlením, pri ktorom sa veľkosť a smer zrýchlenia s časom nemení. Môže byť rovný alebo zakrivený. Autobus alebo vlak sa pri rozjazde alebo brzdení pohybuje približne konštantným zrýchlením, puk kĺzajúci po ľade a pod. Všetky telesá pod vplyvom príťažlivosti k Zemi padajú k jej povrchu s konštantným zrýchlením, ak možno zanedbať odpor vzduchu . O tom sa bude diskutovať neskôr. Budeme študovať hlavne pohyb s konštantným zrýchlením.

Pri pohybe s konštantným zrýchlením sa vektor rýchlosti mení rovnomerne v rovnakých časových intervaloch. Ak skrátite časový interval na polovicu, modul vektora zmeny rýchlosti sa tiež zníži na polovicu. Koniec koncov, počas prvej polovice intervalu sa rýchlosť mení presne rovnakým spôsobom ako počas druhej. V tomto prípade zostáva smer vektora zmeny rýchlosti nezmenený. Pomer zmeny rýchlosti k časovému intervalu bude rovnaký pre akékoľvek časové obdobie. Preto výraz pre zrýchlenie možno napísať takto:

Vysvetlíme si to nákresom. Nech je trajektória krivočiara, zrýchlenie konštantné a smeruje nadol. Potom vektory zmien rýchlosti v rovnakých časových intervaloch, napríklad každú sekundu, budú smerovať nadol. Nájdime zmeny rýchlosti v po sebe nasledujúcich časových intervaloch rovných 1 s. Aby sme to urobili, vynesme si z jedného bodu A rýchlosti 0, 1, 2, 3 atď., ktoré teleso nadobudne po 1 s a od konečnej odčítajme počiatočnú rýchlosť. Pretože = konštanta, potom všetky vektory prírastku rýchlosti pre každú sekundu ležia na rovnakej vertikále a majú rovnaké moduly (obr. 1.48), t.j. veľkosť vektora zmeny rýchlosti A rovnomerne rastie.

Ryža. 1.48

Ak je zrýchlenie konštantné, potom to možno chápať ako zmenu rýchlosti za jednotku času. To vám umožní nastaviť jednotky pre modul zrýchlenia a jeho projekcie. Napíšme výraz pre akceleračný modul:

Z toho vyplýva

V dôsledku toho sa jednotka zrýchlenia považuje za konštantné zrýchlenie pohybu telesa (bodu), pri ktorom sa modul rýchlosti mení na jednotku rýchlosti za jednotku času:

Tieto jednotky zrýchlenia sa čítajú ako jeden meter za sekundu na druhú a jeden centimeter za sekundu na druhú.

Jednotka zrýchlenia 1 m/s 2 je také konštantné zrýchlenie, pri ktorom sa modul zmeny rýchlosti za každú sekundu rovná 1 m/s.

Ak zrýchlenie bodu nie je konštantné a v každom okamihu sa rovná 1 m/s2, potom to neznamená, že modul prírastku rýchlosti je rovný 1 m/s za sekundu. V tomto prípade by sa hodnota 1 m/s2 mala chápať nasledovne: ak by sa počnúc týmto okamihom zrýchlenie stalo konštantným, potom by sa modul zmeny rýchlosti rovnal každú sekundu 1 m/s.

Pri zrýchľovaní z pokoja nadobudne auto Zhiguli zrýchlenie 1,5 m/s 2 a vlak - asi 0,7 m/s 2 . Kameň padajúci na zem sa pohybuje so zrýchlením 9,8 m/s 2 .

Zo všetkých možných druhov nerovnomerného pohybu sme identifikovali ten najjednoduchší – pohyb s konštantným zrýchlením. Neexistuje však pohyb s prísne konštantným zrýchlením, rovnako ako neexistuje pohyb s prísne konštantnou rýchlosťou. Toto všetko sú najjednoduchšie modely skutočných pohybov.

Vykonajte cvičenia

1. Bod sa pohybuje po zakrivenej dráhe so zrýchlením, ktorého modul je konštantný a rovná sa 2 m/s 2 . Znamená to, že za 1 s sa modul rýchlosti bodu zmení o 2 m/s?
2. Bod sa pohybuje s premenlivým zrýchlením, ktorého modul sa v určitom časovom bode rovná 3 m/s2. Ako interpretovať túto hodnotu zrýchlenia pohybujúceho sa bodu?