Как зависит центробежная сила от скорости движения автомобиля на повороте


НА ВИРАЖЕ ДОРОГИ - Уроки вождения для начинающих

При движении на автомобиль действуют всевозможные силы, различные по величине и направлению – сила тяжести и сила реакции грунта, сила тяги и сопротивления качению колес, сила инерции, сила сопротивления воздуха и т.д.

На вираже дороги к существующим силам добавляется еще и центробежная сила. Именно она заставляет машины опрокидываться и "вылетать" на обочину.

Центробежная сила

Если взять теннисный мячик, привязать к нему резинку и раскручивать над головой, то по мере увеличения скорости вращения резинка будет растягиваться все больше и больше. Это работает центробежная сила. Она стремится порвать резинку и отбросить мячик подальше от Вас (от центра поворота).

С автомобилем происходит то же самое. Центробежная сила на вираже дороги пытается "отбросить" автомобиль от центра поворота на обочину. И зачастую это ей удается!

К счастью, вестибулярный аппарат человека прекрасно воспринимает радиальные ускорения. Прислушиваясь к своим ощущениям, водитель в состоянии определить критическую скорость движения на повороте, превышение которой может привести к боковому скольжению или опрокидыванию автомобиля.

Вместе с тем, Вы должны знать и учитывать то, что центробежная сила находится в квадратичной зависимости от скорости движения! Увеличение скорости в 2 раза приводит к увеличению центробежной силы в 4 раза!

Следовательно, если Вы хотите существенно уменьшить центробежную силу, то во время прохождения поворота Вам следует хотя бы немного снизить скорость движения. И наоборот, чтобы перевернуться, достаточно лишь немного прибавить "газу", и центробежная сила быстро вырастает до той величины, которая позволяет ей "выбросить" машину на обочину.

Экспериментируя с критической скоростью на вираже дороги, нельзя забывать о траектории движения. Выбирать траекторию прохождения поворота следует с учетом возможного смещения, то есть немного ближе к центру поворота, чтобы у Вас оставался некоторый запас расстояния до обочины (рис. 61). Если центробежная сила достигнет опасной величины и Вам не захочется переворачиваться, то Вы всегда сможете ослабить эту силу, сместившись чуть дальше от центра поворота.

Рис. 61. Смещение автомобиля на повороте

Центр тяжести

Как Вы думаете, какой автомобиль будет более устойчивым против опрокидывания на повороте – груженый или порожний?

Сомневаетесь в ответе? Тогда представьте себе такую картину. В крутой поворот на большой скорости входят две машины – одна с огромным холодильником на крыше (рис. 62 б), другая вообще без верхнего багажника (рис. 62 а). В какой машине Вам будет легче перевернуться?

Правильно, в той, что с холодильником. Вот видите, даже не находясь за рулем, Вы уже можете находить правильные решения. Для этого надо лишь представить себе ситуацию и прислушаться к своим ощущениям.

Рис. 62. Центр тяжести легкового автомобиля: а) без груза; б) с грузом

А как доказать, что груженый автомобиль менее устойчив против опрокидывания по сравнению с порожним?

Да очень просто. Центробежная сила всегда имеет точку приложения, и точкой этой является центр тяжести автомобиля.

У порожнего легкового автомобиля центр тяжести находится где-то между передними сиденьями на уровне пола салона (рис. 62 а). В машине с пассажирами суммарный центр тяжести хоть и немного, но все же будет выше.

А если на крышу машины и в правду водрузить нечто типа холодильника? Тогда центр тяжести переместится вверх от днища кузова на значительное расстояние и окажется намного выше, чем у порожнего автомобиля (рис. 62 б).

Дальше остается вспомнить школьные опыты на уроках начальной физики либо просто поиграть со спичечным коробком. Попробуйте уронить вертикально стоящий коробок, толкая его спичкой в узкое ребро внизу, по центру и в самом верху. Очень быстро Вы убедитесь в том, что: Чем выше точка приложения усилия, тем легче уронить предмет.

Поскольку точкой приложения центробежной силы является центр тяжести предмета, то, применительно к машине на вираже дороги, приходим к следующему выводу: Чем выше расположен центр тяжести автомобиля, тем легче его опрокинуть.

Теперь давайте сделаем окончательные выводы по этой главе:

  • Выбирая траекторию движения при входе в поворот, следует учитывать центробежную силу, способную сместить автомобиль в сторону от центра поворота.
  • С увеличением скорости движения на повороте центробежная сила увеличивается пропорционально квадрату скорости.
  • Центр тяжести груженого автомобиля располагается выше, чем у автомобиля без груза и пассажиров.
  • Вероятность опрокидывания груженого автомобиля на повороте значительно выше, чем у автомобиля без груза и пассажиров.
вернуться к оглавлению "Уроки вождения" Центробежная сила | физика | Центробежная сила Britannica Наблюдайте за тренировкой пилота ВВС Германии, чтобы противостоять нагрузкам полета в центрифуге, которая создает центробежную силу до 9 г . Contunico © ZDF Enterprises GmbH, Майнц его круговой путь (центростремительная сила), но указывает в противоположном направлении.

Подробнее на эту тему

механика: центробежная сила

Согласно принципу относительности Галилея, если законы Ньютона верны в любой системе отсчета, они также верны в любой другой системе отсчета ...

Камень, вращающийся в горизонтальной плоскости на конце веревки, привязанной к столбу на земле, постоянно меняет направление своей скорости и, следовательно, имеет ускорение к столбу.Это ускорение равно квадрату его скорости, деленному на длину струны. Согласно второму закону Ньютона, ускорение вызвано силой, которая в этом случае является натяжением в струне. Если камень движется с постоянной скоростью и гравитацией пренебрегают, натяжение струны, направленное внутрь, является единственной силой, действующей на камень. Если нить обрывается, камень из-за инерции будет продолжать идти по прямой линии, касающейся его предыдущего кругового пути; он не движется во внешнем направлении, как если бы центробежная сила была реальной.

Хотя это не реальная сила в соответствии с законами Ньютона, концепция центробежной силы полезна. Например, при анализе поведения жидкости в отделителе сливок или центрифуге удобно изучать поведение жидкости относительно вращающегося контейнера, а не относительно Земли; и чтобы законы Ньютона были применимы в такой вращающейся системе отсчета, в уравнения движения должны быть включены сила инерции или фиктивная сила (центробежная сила), равная и противоположная центростремительной силе.В системе координат, прикрепленной к вращающемуся камню, камень находится в покое; чтобы получить сбалансированную систему сил, необходимо включить центробежную силу наружу.

Центробежная сила может быть увеличена путем увеличения скорости вращения или массы тела или уменьшения радиуса, который является расстоянием тела от центра кривой. Увеличение массы или уменьшение радиуса увеличивает центробежную силу в прямой или обратной пропорции соответственно, но увеличение скорости вращения увеличивает ее пропорционально квадрату скорости; то есть увеличение скорости в 10 раз, скажем, с 10 до 100 оборотов в минуту, увеличивает центробежную силу в 100 раз.Центробежная сила выражается в виде кратного г , символа для нормальной гравитационной силы (строго говоря, ускорения под действием силы тяжести). Центробежные поля более 1 000 000 000 г были изготовлены в лаборатории с помощью устройств, называемых центрифугами.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня , Примеры центростремительной и центробежной силы

Центростремительная сила - это сила, которая удерживает тело в круге. Это также называется центром поиска силы. Сила, удерживающая тело от центра круга, называется центробежной силой. Банковские дороги, сушилка для стиральной машины, отделитель крема - вот некоторые примеры центростремительной и центробежной силы.

Что такое центростремительная сила?

Центростремительная сила - это сила, которая удерживает тело на изогнутой траектории.Его направление всегда перпендикулярно движению тела и к неподвижной точке центра кривизны траектории. Сэр Исаак Ньютон объяснил это как «силу, с помощью которой объекты притягиваются или каким-либо образом к точке как к центру. В ньютоновской механике сила тяжести обеспечивает центростремительную силу для астрономических орбит.
Объяснение:
Рассмотрим тело, движущееся с равномерной скоростью по круговой траектории. В этом случае скорость изменяется только по направлению, а не по величине.Применяя первый закон движения Ньютона, мы обнаруживаем, что на частицу должна действовать какая-то внешняя сила. Без присутствия внешней силы скорость не может измениться. Поскольку скорость постоянно меняется, поэтому внешняя сила должна действовать непрерывно.
Направление внешней силы таково, что изменяется только направление скорости. Это возможно, только если сила всегда действует под прямым углом к ​​скорости. Направление скорости тела вдоль касательной к окружности в каждой точке, поэтому внешняя сила должна действовать под прямым углом к ​​касательным к окружности в каждой точке.Поскольку радиус и касательная всегда перпендикулярны друг другу, поэтому внешняя сила должна действовать вдоль радиуса круга в каждой точке. Другими словами, сила всегда направлена ​​к центру круга в каждой точке. Эта точка называется центростремительной силой.

Уравнение


Рассмотрим объект массы «m», движущийся по окружности радиуса «r» с постоянной скоростью «v». Центростремительное ускорение «ac» объекта имеет вид:



От каких факторов зависит центростремительная сила?

  • Это зависит от массы m движущегося тела.
  • Квадрат его скорости.
  • Взаимная величина радиуса круга.

Примеры центростремительной силы в повседневной жизни

  • Луна, вращающаяся вокруг Земли, является примером центростремительной силы.
  • Гравитационная сила Земли обеспечивает необходимую центростремительную силу.

Применение центростремительной силы в повседневной жизни

В нашей повседневной жизни есть несколько применений центростремительной силы, которые приведены ниже:

  • Банковское дело дорог.
  • Стиральная машина с сушкой.
  • Кремовый сепаратор.

Что вы подразумеваете под дорожным покрытием?
Поднятие внешнего края дорог называется креном дорог.
Почему дороги накренились?

Когда автомобиль поворачивает, требуется центростремительное усилие, чтобы удерживать его на искривленном пути. Трение между шинами и дорогой обеспечивает необходимую центростремительную силу. Автомобиль будет заносить, если силы трения между шинами и дорогой недостаточно, особенно когда дороги мокрые.Эта проблема решается путем кренения изогнутых дорог. Покрытие дороги означает, что внешний край дороги поднят. Представьте, что транспортное средство обеспечивает необходимую центростремительную силу при повороте. Таким образом, крен дорог предотвращает занос транспортных средств и делает вождение безопасным.
Сушилка для стиральной машины:
Сушилка для стиральной машины является вращающейся корзиной. Он имеет перфорированную стенку с большим количеством мелких отверстий в цилиндрическом роторе. Крышка контейнера закрывается после помещения в нее мокрой одежды.Когда он вращается с высокой скоростью, вода из мокрой одежды вытесняется через эти отверстия из-за отсутствия центростремительной силы.
Что такое крем-сепаратор?
Большинство современных заводов используют сепараторы для контроля факта различных продуктов.
Как отделить сливки от молока?
Сепаратор - это высокоскоростной спиннер. Действует по тому же принципу центрифужных машин. Чаша вращается с очень высокой скоростью, в результате чего более тяжелое содержимое молока перемещается в чаше наружу, толкая более легкое содержимое внутрь к оси вращения.Крем светлее других компонентов молока. Таким образом, обезжиренное молоко, которое плотнее сливок, собирается на наружной стенке чаши. Более легкая часть крема выдвигается к центру, откуда он собирается через трубу.

Что такое центробежная сила?


В механике центробежная сила - это сила, также называемая псевдосилой, которая, по-видимому, действует на все объекты при просмотре во вращающейся системе отсчета. Его направление находится вдали от оси, проходящей от начала координат системы координат, и параллельно оси вращения.Типичными примерами центробежной силы являются центрифуги, центробежные насосы, центробежные регуляторы и центробежные муфты, а также центробежные железные дороги, планетарные орбиты и изогнутые изгибы.
Реакция центростремительной силы называется центробежной силой.
Объяснение:
Рассмотрим камень, который привязан к струне, движущейся по кругу. Необходимая центростремительная сила действует на камень через струну, которая удерживает его для движения по кругу.
Согласно третьему закону движения Ньютона, существует реакция этой центростремительной силы.Центростремительная реакция, которая вытягивает струну наружу, называется центробежной силой.

Примеры центробежной силы в повседневной жизни

Центростремительная сила против центробежной силы

Центростремительная сила Центробежная сила
1: Это сила, которая заставляет тело двигаться по кругу. 1: Это сила, которая удерживает тело от круга.
2: Это настоящая сила. 2: Это фиктивная сила.
3: Направление к центру круга. 3: его направление от центра круга.
4: Это наблюдается в инерциальной системе отсчета. 4: Не наблюдается в инерциальной системе отсчета.


Видео центростремительных и центробежных сил:

.

изгибов и углов | Как автомобиль работает

Водителю никогда некого обвинять, кроме него самого, если он сходит с дороги на повороте. Результаты могут быть катастрофическими, особенно если такое безрассудное вождение приводит к столкновению с другим транспортным средством. Тем не менее, водители часто не считают себя виновными - могут быть даны оправдания выпуклость дорога дорога жирная или поворот неожиданный. Любой из них может быть фактором в несчастный случай , но никогда не причина. Причина ухода с дороги всегда кроется в плохой езде в той или иной форме.

Поворотные силы

Оптимальная линия для преодоления правого или левого поворота на дороге с двусторонним движением. «Выпрямление» кривой таким образом устраняет некоторую опасность от поворотов на дорогах, но не следует предпринимать попытки, если это предполагает смену полосы движения с другим движением поблизости, и не пересекайте центральную линию, если вы не уверены, что нет машина едет в другую сторону.

Стоит проанализировать сил которые действуют на автомобиль, когда его поворачивают за угол.Импульс автомобиля принимает его по прямой линии (точно так же, как мяч для гольфа ударил прямо и прямо по фарватеру), пока водитель не поворачивает руль. Передние колеса перемещаются в положение под углом к ​​прямому пути, по которому они идут, и автомобиль начинает поворачивать на поворот. С этой точки зрения центробежная сила начинает действовать, пытаясь вытолкнуть машину наружу так же, как кусок веревки с грузом на конце напрягается, когда вы раскачиваете его в воздухе. Эта сила ощущается внутри автомобиля, когда она отталкивает вас в кресле, в сторону от поворота.Автомобиль с мягкой подвеской также реагирует, скатываясь по пружинам с внешней стороны.

шины должны работать усерднее, чтобы противостоять центробежной силе, поскольку они подвергаются этому искривленному пути, и те, кто на ведомых колесах, также должны иметь дело с передачей мощности на дорогу. Чем быстрее пройден поворот, тем тяжелее должны работать шины. Само собой разумеется, что наступает момент, когда водитель может просить слишком много своих шин, заставляя их постепенно терять свою хватку; начнется занос, и машина может выехать с дороги.

Правильный курс через изгиб

Избегание чрезмерной скорости в поворотах - это, безусловно, предпосылка безопасного вождения, но также важно делать изгибы как можно более плавно. Гладкость позволяет водителю поворачивать на поворотах с разумной скоростью, не создавая чрезмерной нагрузки на шины. Один из способов сделать поворот немного более плавным и безопасным - это слегка «выпрямить» изгиб, но не пересекая центральную линию. Никогда не прорезайте изгиб внутрь, потому что это может поставить под угрозу или беспокоить других участников дорожного движения.То, что вы, возможно, слышали, как гонщики говорят о «выпрямлении» изгиба, не означает, что в прохождении поворотов есть какое-то достоинство; на гонке схема скорость - объект, водители могут использовать всю ширину дороги, и все автомобили движутся в одном направлении. Ничто из этого не относится к общественной дороге. Мы говорим о более мягком варианте «выпрямления» изгиба, при котором допустимо разумно использовать ширину вашей стороны дороги, чтобы ослабить изгиб и улучшить обзор вокруг него.

Давайте возьмем пример правого изгиба. Чтобы пройти лучшую линию, войдите в поворот слева от дороги, затем постепенно двигайтесь немного ближе к середине, чтобы ваши боковые колеса находились близко к центральной белой линии, когда вы проезжаете вершину. Используя эту линию, максимально широкую дугу, вы получите наилучший и самый ранний обзор изгиба и уменьшите центробежную силу на шинах. Все это должно быть сделано с такой тонкостью, что это на самом деле не очевидно для других участников дорожного движения; эта техника никогда не должна быть преувеличена, и вы должны ошибиться в направлении обычной линии, когда есть другой трафик.Если кто-то настолько глуп, чтобы попытаться обогнать вас через поворот, держитесь подальше от ближней стороны и снижайте скорость, чтобы дать ему больше запаса, если из-за ошибки он столкнется с трудностями при встречном движении.

Угловая процедура в деталях

Обобщения, которые можно сделать для процедуры с помощью изгибов, ограничены, но на правых изгибах это должна быть ваша основная программа:

  • По мере приближения поворота проверьте свое зеркало на случай, если кто-то придет сзади или даже подумывает о том, чтобы заскочить до - или, что еще хуже, через - угол.
  • Оцените скорость, с которой вы должны принять поворот и выполнить любое торможение, необходимое для замедления до этой скорости, пока автомобиль все еще движется по прямой. Ваша скорость должна быть такой, чтобы вы всегда могли подняться на расстояние, которое вы видите, чтобы быть чистым.
  • Пока вы продолжаете двигаться по прямой, переключитесь на пониженную передачу, если это кажется необходимым, чтобы ускорение было доступно при выходе из поворота.
  • Примите во внимание пословицу гонщика: «медленно, быстро», хотя не делайте слишком большой акцент на «быстро».
  • Начните поворачивать по кривой, стараясь сделать плавное движение, а не порочный рывок за рулем, который толкнет автомобиль в поворот.
  • Слегка нажмите на акселератор, когда машина реагирует на рулевое управление. Любая машина будет чувствовать себя более устойчивой при небольшой мощности, а не за дросселем, но это должно быть сделано очень мягко и плавно.
  • Посмотрите на вершину и минуйте ее, чтобы убедиться, что выход свободен. На всем протяжении поворота вы всегда должны двигаться со скоростью, которая позволяет вам затормозить на расстоянии, которое вы видите.
  • Нажмите на дроссель более сильно, чтобы вы могли плавно разогнаться из поворота при прохождении вершины. Это должно быть сделано в пределах возможностей вашего автомобиля, так как слишком большая мощность приведет к перегрузке шин и их скольжению, особенно если дорога влажная. Помните, что дополнительная мощность может привести к тому, что автомобиль станет немного шире, поэтому компенсируйте это, когда будете двигаться.
  • Реверс применяется при повороте левой руки: подойдите к середине дороги, оставаясь на правильной стороне центральной линии, переместитесь к ближней стороне на вершине и затем постепенно вернитесь в правильное положение, несколько футов от края, в конце изгиба.

    Торможение на повороте

    Вы всегда должны избегать торможения на повороте, но будут случаи, когда нет выбора. Пешеход может выйти на ваш путь, или вы можете переоценить безопасную скорость. Когда необходимо затормозить, примените давление как можно легче к педали, чтобы не просить слишком много от шин. Если есть место, попробуйте выпрямить рулевое управление непосредственно перед тем, как вы затормозите, затем снова поверните, снимая ногу с педали.

    Вы можете столкнуться с ситуацией, когда на повороте необходимо сильное торможение, хотя опытный водитель редко должен это делать.Он правильно оценит безопасную скорость для условий, помня, что лучше идти на поворот слишком медленно, чем слишком быстро. Он будет тщательно оценивать дорогу впереди, приближаясь к повороту и проезжая через него, принимая во внимание любые пешеходные нагрузки или транспортные средства, которые могут сойти на его пути. Он также допустит, чтобы изгиб сжимался или приводил непосредственно в другой изгиб за пределами его прямой видимости. Все возможности будут диктовать консервативную и безопасную скорость в повороте, будь то полностью открытый поворот на главной дороге или крутой поворот, ограниченный высокими изгородями на проселочной дороге.

    Неожиданное может лежать за любым углом, и обычно это происходит из-за того, что водитель виновен в неправильном расчете скорости транспортного средства, что затрудняет его остановку при столкновении с поломанным автомобилем, трактором или сыпучим животным. Неожиданным, однако, мог быть другой водитель, приближающийся на неправильной стороне дороги или, что еще хуже, с аварией. Лучше стараться держаться подальше от такой угрожающей опасности, чем тормозить на повороте. Помимо повышения шансов на занос автомобиля, торможение часто оставляет вас в хорошем положении для удара другим транспортным средством.Отклонение от него дает больше шансов пропустить его или, возможно, получить просто скользящий удар. Никогда не тормозите сильно и не двигайтесь одновременно.

    Если автомобиль перед вами, едущий в том же направлении, начинает скользить, лучше сначала попытаться затормозить, чтобы убрать некоторую скорость (помня об опасностях, связанных с резким торможением во время поворота), а затем подготовиться к повороту, чтобы избежать движения , Следите за его движением все время: в зависимости от характеристик автомобиля и действий водителя, оно может вспахать или вращаться в направлении наружного угла, или, наоборот, вращаться в направлении вершины.При наличии здравого смысла вы сможете управлять той стороной автомобиля, которая предлагает лучший путь, если по какой-либо причине вы не можете подъехать первым.

    Резюме

  • Всегда плавно поворачивайте в повороте и слегка выпрямите поворот (не пересекая центральную белую линию), чтобы улучшить обзор и снизить нагрузку на шины вашего автомобиля.

  • Следуйте правильной процедуре поворота: оцените безопасную скорость поворота, затормозите и переключитесь на более низкую передач при необходимости, продолжая двигаться по прямой линии, и аккуратно подайте питание, как только вы вошли в кривую.

  • Избегать торможения в повороте; имейте в виду дополнительное усилие на шинах, вызванное торможением при рулевом управлении, если из-за просчета или из-за аварийной ситуации возникает необходимость торможения на повороте.

  • ,

    Смотрите также