Куда направлено ускорение автомобиля когда он тормозит

Векторы ускорения и скорости. Ускорение и сила. Направления тангенциального и нормального ускорений

Как известно, любая физическая величина относится к одному из двух типов, она является либо скалярной, либо векторной. В данной статье рассмотрим такие кинематические характеристики как скорость и ускорение, а также покажем, куда направлены векторы ускорения и скорости.

Что такое скорость и ускорение?

Обе величины, названные в этом пункте, являются важными характеристиками любого вида движения, будь то перемещение тела по прямой линии или по криволинейной траектории.

Вам будет интересно: Дистанционное образование в России: история, статистика и преимущества

Скоростью называется быстрота изменения координат во времени. Математически эта величина равна производной по времени пройденного пути, то есть:

Здесь вектор l¯ направлен от начальной точки пути к конечной.

В свою очередь ускорение – это скорость, с которой изменяется во времени сама скорость. В виде формулы оно может быть записано так:

Очевидно, что взяв вторую производную от вектора перемещения l¯ по времени, мы также получим значение ускорения.

Поскольку скорость измеряется в метрах в секунду, то ускорение, согласно записанному выражению, измеряется в метрах в секунду в квадрате.

Куда направлены векторы ускорения и скорости?

Вектор скорости тела направлен в сторону движения всегда, независимо от того, замедляется или ускоряется тело, движется оно по прямой или по кривой. Если говорить геометрическими терминами, то вектор скорости направлен по касательной к точке траектории, в которой в данный момент находится тело.

Вектор ускорения точки материальной или тела не имеет ничего общего со скоростью. Этот вектор направлен в сторону изменения скорости. Например, для прямолинейного движения величина a¯ может как совпадать по направлению с v¯, так и быть противоположной v¯.

Действующая на тело сила и ускорение

Мы выяснили, что вектор ускорения тела направлен в сторону изменения вектора скорости. Тем не менее не всегда можно легко определить, как меняется скорость в данной точке траектории. Более того, для определения изменения скорости необходимо выполнить операцию разности векторов. Чтобы избежать этих трудностей в определении направления вектора a¯, существует еще один способ быстро его узнать.

Ниже записан знаменитый и хорошо известный каждому школьнику закон Ньютона:

Формула показывает, что причиной возникновения ускорения у тел является действующая на них сила. Поскольку масса m является скаляром, то вектор силы F¯ и вектор ускорения a¯ направлены одинаково. Этот факт следует запомнить и применять на практике всегда, когда возникает необходимость в определении направления величины a¯.

Если на тело действуют несколько разных сил, тогда направление вектора ускорения будет равно результирующему вектору всех сил.

Движение по окружности и ускорение

Когда тело перемещается по прямой линии, то ускорение направлено либо вперед, либо назад. В случае же движения по окружности ситуация усложняется тем, что вектор скорости постоянно меняет свое направление. В виду сказанного, полное ускорение определяется двумя его составляющими: тангенциальным и нормальным ускорениями.

Тангенциальное ускорение направлено точно так же, как вектор скорости, или против него. Иными словами, эта компонента ускорения направлена вдоль касательной к траектории. Ускорение тангенциальное описывает изменение модуля самой скорости.

Ускорение нормальное направлено вдоль нормали к данной точке траектории с учетом ее кривизны. В случае движения по окружности вектор этой компоненты указывает на центр, то есть нормальное ускорение направлено вдоль радиуса вращения. Эту компоненту часто называют центростремительной.

Полное ускорение представляет собой сумму названных компонент, поэтому его вектор может быть направлен произвольным образом по отношению к линии окружности.

Если тело совершает вращение без изменения линейной скорости, то существует отличная от нуля только нормальная компонента, поэтому вектор полного ускорения направлен к центру окружности. Заметим, что к этому центру также действует сила, удерживающая тело на его траектории. Например, сила гравитации Солнца удерживает нашу Землю и другие планеты на своих орбитах.

Источник

Зависит ли тормозной путь от массы, или физика за 8 класс

Чтобы не отнимать время у членов ЛЛ, отвечаю сразу: нет, не зависит. Но дьявол как всегда кроется в деталях. Вообще говоря, жизненный опыт подсказывает нам, что тяжёлые предметы разогнать и остановить куда тяжелее, чем лёгкие. И вообще, если одновременно бросить камень и пёрышко, то камень приземлится на землю первым. Что же ты нам, ТС, втираешь? А мне сказать нечего – да, камень приземлится раньше пера. Это очевидно. Но только пока мы находимся в воздушном пространстве. Вспомните-ка опыт, который наверняка показывали в школе: в длинной стеклянной колбе находятся пёрышко и камушек. Пока колба заполнена воздухом, камень падает на дно колбы гораздо быстрее пера. Но стоит откачать воздух, как рвутся все наши шаблоны: перо и камень приземляются одновременно.

Ладно, ладно! Дураку понятно, что тут виной сопротивление воздуха. Но ведь всё равно камень же тяжелее пёрышка! Земля притягивает камень сильнее, чем перо. И с этим утверждением тоже трудно поспорить. Тогда какого чёрта они в вакууме падают одновременно? Масса-то у них разная! И вот тут нужно сделать одно важное отступление. Вообще говоря, в физике различают инертную массу и гравитационную. Так уж было угодно демиургам нашей вселенной, что они в точности совпадают, поэтому в жизни мы не делаем различия между этими видами масс. Килограмм – он и в Африке килограмм. Однако, различие заключается в проявлении этих масс. Инертная масса показывает, насколько тяжело вывести тело из состояния покоя (или равномерного прямолинейного движения, что в сущности, по заветам первого закона Ньютона, одно и то же). Представьте себе тяжёлый маятник, подвешенный на длинной нитке. Масса его, допустим, 1 тонна. Сможете ли вы раскачать его? Скорее всего да, но это будет очень тяжело и долго. Точно так же трудно будет вам и остановить такой маятник, если он будет раскачиваться. Вот она – инертная масса.

С гравитационной массой всё немного проще. Именно она определяет то, с какой силой все тела притягиваются к Земле (ну а в общем случае то, как сильно тянутся друг к другу любые два тела в пространстве). И если 1000-килограммовый маятник вы хоть и с трудом, но сдвинуть в воздухе сможете, то приподнять его даже на миллиметр не сможет никто. Даже втроём. Забавно, что окажись этот маятник на Луне, то три человека его вполне бы подняли. А вот раскачать этот маятник было бы точно так же тяжело, как и на Земле. И даже на борту МКС. Инертная сущность массы проявляется в том, что чем она больше, тем тяжелее ей придать какое-то ускорение. А гравитационное проявление массы связано с массой второго тела, к которому она притягивается (но поскольку 99,9999999% людей живут на Земле, то мы волей-неволей считаем вторым телом нашу hjlye. планету, и даже ввели константу g — ускорение свободного падения на Земле, с помощью которой отождествляем МАССУ тела и СИЛУ, с которой оно притягивается к Земле). Надеюсь, с видами масс разобрались.

Вернемся к камню и пёрышку. Почему же в вакууме они падают одновременно? А потому, что насколько сильнее камень притягивается к Земле, нежели пёрышко, настолько же тяжело ему сдвинуться из состояния покоя. Допустим, камень весит 100 грамм, а перо – 1 грамм. Чтобы разогнать более тяжёлый и инертный камень, нужна сила в 100 раз бОльшая, чем для пера. Но, с другой стороны, камень в 100 раз сильнее притягивается к Земле, нежели пёрышко. И вот оно – наглядное подтверждение равенства инертной и гравитационной массы тела.

Ну что за нудятина? И при чём тут торможение вообще? Где сравнение КамАЗа и легковушки? Спокойно! Сейчас всё будет!

Итак, на картинке у нас два автомобиля: первый давит на опору всеми своими 10 000 килограммами, а второй только 1 000 кг. При этом опора (дорога, асфальт) по третьему закону Ньютона отвечает автомобилям с точно такой же силой N, но направленной в противоположную сторону, т.е. вверх. Представим, что оба движутся с одинаковой скоростью V, например, 72 километра в час, что равняется 20 метрам в секунду. Едут они по одной и той же дороге. Дорога идеально ровная, сухой асфальт. И вот в один и тот же момент они резко бьют по тормозам, колёса идут юзом, и автомобили останавливаются. Давайте разбираться, что же при этом происходит.

Как мы помним из нашей любимой физики, движущееся тело обладает кинетической энергией. Численно она равна половине произведения массы на квадрат скорости (в коментах напишите, кто при встрече с бетонной стеной ухандокается сильнее: 1000-килограммовый седан на скорости 110 км/ч или же 2-тонный внедорожник на 75 км/ч?). А у остановившегося автомобиля кинетической энергии нет, ибо скорость нулевая. Но мы же помним, что энергия просто так никуда не пропадает, она лишь переходит из одного вида в другой. Куда же перешла вся кинетическая энергия при торможении? А перешла она в тепловую – асфальт и шины тупо нагрелись. И заставила их нагреться сила трения Fтр. При этом, до момента торможения автомобиль проходит какой-то путь S. Таким образом, сила трения (которая зависит от массы m, ускорения свободного падения g и коэффициента трения µ) совершает работу по остановке автомобиля, равную произведению силы трения на это расстояние. И, поскольку вся кинетическая энергия пошла на работу по нагреву шин и асфальта, мы их тупо приравниваем:

Как нетрудно заметить, в третьей строке у нас сократились массы в левой и правой части. Физический смысл такого сокращения описан выше – это эквивалентность инертной (в левой части) и гравитационной (в правой) масс. Чем сильнее разогнать массивное инертное тело, тем неохотнее оно будет останавливаться. С другой стороны, чем больше масса тела, тем сильнее оно прижимается к Земле, тем выше сила трения, которая тормозит эту массу. Таким образом, тормозной путь автомобиля зависит только от скорости и коэффициента трения µ.

НО! Всё вышесказанное справедливо только при условии, что дорога идеально ровная, и все колёса обоих сравниваемых автомобилей тормозят юзом. Впрочем, пока что информации хватит. Если тема покажется интересной, то обо всех этих нюансах и об отличиях теории от реалий поговорим в следующий раз.

Источник

Ускорение при равноускоренном движении

Конспект урока по физике в 9 классе.

Тема урока: Прямолинейное равноускоренное движение. Ускорение.

Тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний

Цель урока: сформировать понятие прямолинейного равноускоренного движения, ускорения

рассмотреть основные характеристики равноускоренного движения;

построить графики скорости равномерного и равнопеременного движения;

развивать практические умения учащихся: умение анализировать, обобщать, выделять главную мысль из рассказа учителя и делать выводы;

развивать умение применять полученные знания в новых условиях.

расширить кругозор учащихся о видах механического движения (в частности, о прямолинейном равнопеременном (равноускоренном) движении);

отрабатывать навыки по составлению опорного конспекта (схемы) материала.

Учитель: На предыдущих уроках с каким движ ением мы знакомились? ( равномерным прямолинейным движением. )

Какое же движение называется равномерным?

Ученики: Движение, при котором тело, за любые равные промежутки времени проходит одинаковые расстояния.

Движение с постоянной скоростью.

Учитель: Что называ ю т скоростью прямолинейного равномерного движения?

Ученики: Постоянная векторная величина равная отношению перемещения к промежутку времени, за которое это изменение произошло. V = s / t .

Учитель: Тогда скажите, как вы понимаете: скорость автомобиля 60 км/ч?

Ученики: За каждый час автомобиль проезжает 60 км.

Учитель: Скорость скалярная или векторная величина?

Ученики: Векто рная. Поэтому характеризуется направлением и модулем (численным значением).

Учитель: В каких случаях проекция вектора скорости положительна, в каких отрицательна?

Ученики: Положительна, если проекция вектора скорости сонаправлена с осью.

Отрицательно, если проекция скорости и выбранная ось противоположно направлены.

Изучение нового материала

Н ам приходилось иметь дело с равномерным движением. Движение с постоянной скоростью, не очень часто встречается на практике. Гораздо чаще приходится иметь дело с таким движением, при котором скорость со временем изменяется. Такое движение называется неравно ме р ным.

При неравномерном движении скорость тела непрерывно изменяется: от точки к точке, от одного момента времени к другому. Как же вычислить скорость в любой момент времени?

Допустим, по дороге движется автомобиль и из бака капает бензин через одинаковые промежутки времени и оставляет следы.

Время, через каждые 2сек.

Найдём скорость через каждые 2 секунды.

Учитель: Давайте запишем в тетрадях определение равноускоренного движения.

При рассмотрении равноускоренного движения вводится понятие мгновенной скорости.

Опр. Мгновенная скорость- скорость в каждой конкретной точке траектории, в соответствующий момент времени. ( скорость в данный момент времени или в данной точке траектории).

V ₀ — начальная скорость, скорость в момент времени t =0 или в начале наблюдения.

О. Ускорением движущегося тела называют величину, равную отношению изменения скорости тела к промежутку времени, в течение которого это изменение произошло.
Если ускорение тела по абсолютному значению велико, то это значит, что тело быстро набирает скорость (когда тело разгоняется), или быстро теряет ее (при торможении).
Равноускоренное движение это движение с постоянным ускорением.

За единицу ускорения принимают ускорение такого движения, при котором за единицу времени скорость изменяется на единицу скорости. [а]=м/с 2

Т.к. ускорение это векторная величина, значит она имеет направление.

Как определить, куда направлен вектор ускорения?

Допустим, прямолинейно движется тело и с течением времени его скорость увеличивается. Изобразим это на чертеже.

₀

В этом случае вектор ускорения направлен в ту же скорость, что и вектор скорости.

Если тело движется и его скорость с течением времени уменьшается (тормозит), в этом случае вектор ускорения направлен противоположно вектору скорости.

₀

Если векторы скорости и ускорения движущегося тела направлены в одну сторону, то модуль вектора скорости увеличивается.

Если в противоположные стороны, то модуль вектора скорости уменьшается.

Учитель: Давайте еще раз повторим, что такое ускорение.

Ученики: Ускорением тела при его равноускоренном движении называется величина, равная отношению изменения скорости к промежутку времени за которое это изменение произошло.

Ответим на вопросы:

4.Поезд начинает тормозить. Как направлены его скорость и ускорение?

5.Поезд отходит от станции. Как направлено его ускорение?

Учитель: Хорошо. А теперь решим задачу.

Задача : Автомобиль, движущийся со скоростью 10м/с начал тормозить с ускорением 1м/с . Сколько времени пройдет до остановки автомобиль?

Делаем чертеж. Указываем на нем направление скоростей. Куда будет направлен вектор ускорения, если автомобиль тормозит?

₀

t = t = = 10 С

Скорость движения автомобиля за 40 с возросла от 5 м/с до 15 м/с. Определите ускорение автомобиля.

Запишем Д/З. §5, упр.5 (2).

Заполните, пожалуйста, бланк. Полное заполнение которого, даст вам возможность покинуть кабинет сразу после звонка с урока:

Источник

Как правильно тормозить на механике: пошагово для новичков

Главная » Блог » Как правильно тормозить на механике для новичка

16.08.2021

2 комментария

От того, насколько правильно новичок будет тормозить на автомобиле с МКПП, зависит безопасность его самого и других участников дорожного движения. Именно на этом этапе начинающие водители допускают больше всего критичных ошибок. Расскажем, что нужно знать о торможении и как правильно выполнять остановку транспортного средства с механической коробкой переключения передач, чтобы не было поломки автомобиля или ДТП.

Выжимать или нет сцепление при торможении на механике

Новички часто не знают, как правильно тормозить на механике — с выжатым сцеплением или нет. В некоторых автошколах часто учат сцепление выжимать сразу же, водители с разным стажем убеждают пользоваться педалью сцепления лишь когда автомобиль практически остановится, чтобы не заглохнуть. На самом деле, особенности работы со сцеплением зависят от погодных условий и состояния дороги.

Что происходит с машиной при выжатом сцеплении

Сцепление участвует в передаче крутящего момента с двигателя на КПП и далее на колеса автомобиля. Его выключают, когда нужно плавно переключать передачу, начать движение или окончательно остановиться, во всех остальных моментах движения оно должно быть включенным.

Если водитель нажмет во время торможения педаль сцепления — передача крутящего момента будет разорвана. Колеса станут вращаться по инерции, а значит есть риск, что их вращение станет неравномерным. Например, если водитель по неопытности или невнимательности зацепил правым бортом влажную обочину, скорость вращения колес при выжатом сцеплении тут будет выше, чем у колес, находящихся на асфальте. Как результат — возникновение заноса либо существенное ухудшение управляемости автомобилем.

Наиболее опасные моменты для торможения с выключенным сцеплением:

Напротив, при включенном сцеплении, если начать торможение, крутящий момент будет передаваться на все ведущие колеса равномерно. В этом случае автомобиль станет более устойчивым, его остановка будет более плавной, а нагрузка на тормоза станет меньше. Как результат, торможение с включенным сцеплением снижает риск ДТП и повышает срок эксплуатации тормозной системы. Если же по ходу движения неожиданно появляется препятствие (на дорогу выйдет животное или человек), у водителя в автомобиле с включенным сцеплением будет больше возможностей для маневра.

Торможение до полной остановки — нужно ли сцепление

При торможении до полной остановки выжимать сцепление нужно, но не сразу. Опытные водители советуют сначала дождаться снижения скорости, пока не появится ощущение, что двигатель вот-вот заглохнет или начнет работать с перебоями. Лишь в этот момент следует выжимать сцепление и продолжать торможение до остановки.

Зачем нужен крутящий момент при торможении

Крутящий момент при торможении обеспечивает равномерную скорость вращения ведущих колес. За счет этого автомобиль может сохранять заданную рулевым управлением траекторию, а в случае необходимости будет легче ее изменить.

Есть еще один довод в пользу включенного сцепления. На большинстве современных автомобилей вакуумные усилители тормозов устроены таким образом, что наилучшие результаты дают именно при передаче крутящего момента с двигателя на колеса. В итоге длина тормозного пути будет меньше, чем у автомобиля, водитель которого тормозил с выключенным сцеплением.

Основные виды торможения

Ситуации на дороге и условия поездки могут быть разными, поэтому и видов торможения несколько. У каждого из них есть свои особенности, которые новичку нужно обязательно знать.

Штатное торможение

Штатное торможение происходит, когда водитель собирается остановить автомобиль в нужном ему месте. Это может быть остановка перед запрещающим сигналом светофора, при необходимости уступить дорогу, с целью припарковаться.

Вне зависимости от конечной цели водитель сначала притормаживает педалью тормоза и лишь когда обороты двигателя опускаются до холостых, выжимает сцепление и завершает процесс остановки.

Торможение двигателем

В некоторых случаях допустимо торможение двигателем. При этом водитель убирает ногу с педали газа, тем самым прекращая поступление топлива и снижая тягу двигателя. Торможение будет плавным, без нагрузок на тормозную систему.

Такой способ чаще всего используется на затяжных спусках. Водитель включает пониженную передачу и убирает ногу с педали газа. В итоге скорость движения автомобиля быстро снижается, при необходимости можно временами задействовать и тормоза.

Ступенчатое комбинированное торможение

Эту технику нужно освоить каждому новичку, желающему увереннее чувствовать себя за рулем. Суть ее в периодическом нажатии на педаль тормоза за короткий отрезок времени. Сила нажатия на педаль зависит от ситуации. Иногда автомобилю помогают замедлить ход и торможением двигателем.

На дорогах с плохим сцеплением с поверхностью — заснеженных, обледенелых или на бездорожье, используется ступенчатый способ торможения с повышением усилия. Водитель сначала на доли секунды слегка нажимает на педаль тормоза, постепенно увеличивая силу и продолжительность торможения. Важно, чтобы в этот момент была достаточная дистанция — тормозной путь при таком способе увеличивается. При этом траектория будет более предсказуемая.

На сухом асфальте или бетоне используют ступенчатый способ с понижением усилия. Первое усилие, прикладываемое ногой водителя на педали тормоза, будет самое сильное и продолжительное, затем следует череда недолгих и несильных касаний.

Экстренное торможение и руление

Многие водители в аварийной ситуации наклоняются вперед, намертво вцепляются в руль и изо всех сил жмут на педаль тормоза. Это грубейшая ошибка, которая может стоить жизни: автомобиль становится плохо управляемым, траектория его движения непредсказуема, а тормозной путь увеличивается.

Правильнее при экстренном торможении применять ступенчатый способ торможения (его еще называют импульсным), с повышением или понижением усилия на педаль тормоза, в зависимости от состояния дорожного покрытия. При необходимости и если позволяет обстановка, можно постепенно переключаться на пониженные передачи.

Руление же совершают в периодах, когда педаль тормоза отпущена. Движения руля такие короткие, импульсные, без перехвата рук. При таком подходе траектория будет более предсказуемой и меньше риска, что автомобиль уйдет в неконтролируемый занос.

Как тормозить на машине с системой АБС

В автомобиле, не оснащенном ABS, при торможении блокируются все 4 колеса. ABS работает так, что при торможении колеса блокируются лишь на короткое время, благодаря датчику. Как только он «понимает», что какое-то колесо заблокировалось, то сразу же посылает импульс к электромагнитному клапану гидравлического блока. В итоге давление тормозной жидкости снижается или прекращается и колесо снова свободно вращается.

Система АВС позволяет применить импульсное торможение без участия водителя. Поэтому тут будет одно простое правило: при возникновении необходимости в быстрой остановке нужно просто нажать на педаль тормоза до упора. Умная электроника все остальное сделает сама.

На бездорожье нужно ориентироваться по ситуации: иногда ABS лучше отключить. Например, на песчаном склоне, где важно, чтобы колеса были постоянно заблокированы. Поэтому водителю нужно постоянно оценивать ситуацию, а не полагаться вслепую на электронику.

Как тормозить на машине с механической коробкой передач новичку

Мы рассмотрели общие правила торможения, которые нужно знать каждому новичку, впервые садящемуся за руль или имеющему незначительный стаж вождения. Теперь поговорим о некоторых нюансах.

Торможение перед светофором

Если дистанция до идущего впереди автомобиля и скорость движения позволяют, то перед светофором лучше тормозить двигателем. Для этого придерживайтесь следующего алгоритма:

Лишь подкатившись к светофору поближе, можно выжать педаль сцепления и окончательно остановить автомобиль. Иногда пониженную передачу можно не включать, если дистанции достаточно для плавной остановки автомобиля.

Торможение в повороте с МКПП

При прохождении поворота нужно заранее сбросить скорость и подготовиться к возможному торможению. Проще всего это делать по следующей схеме:

В повороте тормозить не нужно. На этом отрезке пути автомобиль должен двигаться на ровном газу, тогда его не сорвет в занос. Лишь только когда большая часть поворота пройдена и видно его конец, можно немного нажать на газ.

Торможение с механической коробкой передач на спуске

На спуске всегда нужно тормозить двигателем, помня золотое правило: «чем круче уклон, тем ниже передача». В этом случае можно избежать перегрева тормозных дисков или колодок, из-за которого эффективность торможения снижается.

Алгоритм действий в этой ситуации:

Если автомобиль ускоряется, переключайтесь еще раз на пониженную передачу и продолжайте уменьшать скорость кратковременным нажатием на педаль тормоза. При этом следите за дистанцией до впереди идущего автомобиля, она должна быть в два раза больше дистанции, которой придерживаетесь на ровной дороге.

Если впереди на близком расстоянии едет попутный автомобиль — не выключайте надолго сцепление. На спуске такое действие вызовет ускорение движения автомобиля, риск ДТП будет высоким. Поэтому переключайтесь на пониженную передачу как можно быстрее.

Если у вас отказали тормоза на затяжном горном серпантине — не отчаивайтесь. Ищите аварийные тупики (обычно их устраивают в конце затяжного спуска) и направляйте автомобиль туда. Эти участки имеют небольшой подъем, созданный специально для эффективной остановки автомобилей даже с отказавшей тормозной системой.

Как правильно тормозить на скользкой дороге

Если дорога скользкая, нужно соблюдать предельную осторожность и выбрать низкую, безопасную скорость. Тормозить безопаснее всего ступенчатым (импульсным) способом с повышением усилия. Хорошо, если ситуация стандартная и можно помочь машине торможением двигателем. Главное, не удерживайте педаль сцепления в выжатом состоянии долго, переключайте передачу как можно быстрее.

Как тормозить в разных ситуациях

Тактика торможения зависит от скорости, дорожного покрытия, погодных условий, обстановки и других факторов. Все нюансы мы собрали в таблице.

Мы разобрали все нюансы правильного торможения на механике, дали пошаговые инструкции по действиям в разных ситуациях. Если вы новичок, не пожалейте денег курсы водителей, наймите опытного автоинструктора и отработайте с ним все варианты не закрытой площадке или пустынных дорогах. Так вы научитесь правильно тормозить и сможете избежать ДТП в критичных ситуациях

Источник