Promjena smjera kretanja bilo kojeg tijela može se postići samo primjenom vanjskih sila na njega. Tokom vožnje vozilo na njega djeluju mnoge sile, dok gume obavljaju važne funkcije: svaka promjena smjera ili brzine vozila uzrokuje pojavu djelujućih sila u gumi.

Guma je veza između vozila i puta. Upravo na mestu kontakta gume sa kolovozom rešava se glavno pitanje bezbednosti saobraćaja vozila. Sve sile i momenti koji nastaju prilikom ubrzanja i usporavanja automobila, prilikom promjene smjera njegovog kretanja, prenose se kroz autobus.

Guma percipira djelovanje bočnih sila, držeći automobil na putanji koju odabere vozač. Dakle, fizički uvjeti prianjanja gume na podlogu određuju granice dinamičkih opterećenja koja djeluju na vozilo.

Rice. 01: Slijetanje guma bez zračnice na obodu;
1. Rim; 2. Kotrljanje (Hump) na površini za slijetanje ruba gume; 3. Obod daska; 4. Karkasa gume; 5. nepropusni unutrašnji sloj; 6. Prekidač remena; 7. Zaštitnik; 8. Bočni zid gume; 9. Bodovi gume; 10. Jezgro perle; 11. Ventil

Odlučujući kriterijumi evaluacije:
-Obezbeđivanje stabilnog pravolinijskog kretanja pod dejstvom bočnih sila na automobil
-Pruža stabilno skretanje u krivinama Osigurava vuču na različitim površinama puta Pruža vuču u različitim vremenskim uslovima
-Osiguravanje dobrog upravljanja vozilom Osiguravanje ugodnih uslova vožnje (prigušivanje vibracija, osiguravanje nesmetanog rada, minimalna buka kotrljanja)
- Čvrstoća, otpornost na habanje, dug vijek trajanja
-Niska cijena
- Minimalni rizik od oštećenja gume prilikom proklizavanja

Proklizavanje gume

Proklizavanje ili proklizavanje gume nastaje zbog razlike između teorijske brzine vožnje zbog rotacije točka i stvarne brzine vožnje koju osiguravaju vučne sile točka s cestom.

Pomoću gornjeg primjera može se razjasniti ova tvrdnja: neka je obim duž vanjske vozne površine gume putničkog automobila oko 1,5 m. gume, tada se put koji pređe automobil skraćuje Zakon inercije Svako fizičko tijelo teži ili održavanju stanja mirovanja ili održavanju stanja pravolinijskog kretanja.

Da bi se fizičko tijelo izvuklo iz mirovanja ili da bi se odvratilo od pravolinijskog kretanja, na tijelo se mora primijeniti vanjska sila. Promjena brzine kretanja, kako za vrijeme ubrzanja automobila tako i za vrijeme kočenja, zahtijevat će odgovarajuću primjenu vanjskih sila. Ako vozač pokuša zakočiti u krivini na zaleđenoj površini puta, vozilo će težiti da se kreće pravo naprijed bez vidljivog nagona za promjenom brzine, a reakcija upravljača će biti previše spora.

Na zaleđenoj podlozi, samo male sile kočenja i bočne sile mogu se prenijeti kroz točkove automobila, tako da vozite automobil na klizav put je težak zadatak. Momenti sila Tokom rotacionog kretanja, momenti sila deluju ili su pod uticajem tela.

U režimu vožnje, točkovi se okreću oko svojih ose, prevazilazeći trenutke inercije mirovanja. Moment inercije točkova raste sa povećanjem brzine njegove rotacije, a istovremeno i brzine vozila. Ako se vozilo nalazi na jednoj strani klizavog kolovoza (na primjer, zaleđena kolovozna površina), a druga na putu sa normalnim koeficijentom prianjanja (neujednačenim koeficijentom prianjanja μ), tada se pri kočenju vozilo prima rotaciono kretanje oko vertikalne ose. Ovo rotaciono kretanje naziva se moment skretanja.

Raspodjelom sila, uz težinu tijela (gravitaciju), na automobil djeluju različite vanjske sile, čija veličina i smjer zavise od načina i smjera kretanja vozila. Ovo se odnosi na sljedeće parametre:

 Sile koje djeluju u uzdužnom smjeru (na primjer, vučna sila, sila otpora zraka ili sila trenja kotrljanja)

 Sile koje djeluju u poprečnom smjeru (na primjer, sila koja se primjenjuje na upravljane kotače automobila, centrifugalna sila pri skretanju, ili sila bočnog vjetra ili sila koja se javlja prilikom vožnje po kosoj planini).

Ove sile se obično nazivaju silama bočnog klizanja vozila. Sile koje djeluju u uzdužnom ili poprečnom smjeru prenose se na gume, a preko njih na kolovoz u vertikalnom ili horizontalnom smjeru, uzrokujući deformaciju gume u uzdužnom ili poprečnom smjeru.

Rice. 04: Plan ugla klizanja α i uticaja bočne sile Fs; vn = Brzina u smjeru klizanja vx = Brzina u uzdužnom smjeru Fs, Fy = Bočne sile α = Ugao klizanja

Ove sile se prenose na karoseriju automobila putem:
 šasije automobila (tzv. sile vjetra)
 komande (sila upravljanja)
 motor i mjenjač (pokretna snaga)
 mehanizmi kočenja (kočne sile)
U suprotnom smjeru, ove sile djeluju sa strane površine ceste na gume, a zatim se prenose na vozilo. To je zbog činjenice da: svaka sila izaziva reakciju

Rice. 05: Brzina kotača vx u uzdužnom smjeru, sila kočenja FB i kočni moment MB; vx = Brzina kotača u uzdužnom smjeru FN = Vertikalna sila (normalna reakcija tla) FB = Sila kočenja
MB = kočni moment

Da bi se osiguralo kretanje, vučna sila koja se prenosi na kotač okretnim momentom koji stvara motor mora premašiti sve vanjske sile otpora (uzdužne i poprečne sile) koje se javljaju, na primjer, prilikom vožnje automobila na cesti s poprečnim nagibom.

Da bi se procijenila dinamika vožnje kao i stabilnost vozila u vožnji, moraju biti poznate sile koje djeluju između gume i površine puta u tzv. kontaktnoj površini gume i ceste. Vanjske sile koje djeluju u području kontakta između gume i puta se prenose preko točka na vozilo. Sa povećanjem prakse vožnje, vozač sve bolje i bolje uči da odgovori na ove sile.

Kako se iskustvo u vožnji stiče, vozač ima sve jasnije senzacije sila koje djeluju u dodirnoj površini gume sa cestom. Veličina i smjer vanjskih sila zavise od intenziteta ubrzanja i usporavanja automobila, pod djelovanjem bočnih sila vjetra, ili pri vožnji po cesti sa poprečnim nagibom. Posebno treba istaći iskustvo vožnje po klizavim putevima, gdje pretjerano djelovanje na komande može proklizati gume automobila.

Ali najvažnije je da vozač nauči pravilne i dozirane radnje pomoću komandi koje sprečavaju nastanak nekontrolisanog kretanja. Nestručne radnje vozača pri velikoj snazi ​​motora posebno su opasne, jer sile koje djeluju u kontaktnoj površini mogu premašiti dozvoljenu granicu vuče, što može uzrokovati proklizavanje automobila ili potpuno gubitak kontrole, te povećati trošenje guma.

Sile u dodirnoj površini pneumatika sa kolovozom Samo strogo merene sile u dodirnoj površini točka sa kolovozom mogu da obezbede brzinu i promenu smera u skladu sa željama vozača. Ukupna sila u dodirnoj površini gume sa cestom je zbir sljedećih komponenti njenih sila:

Tangencijalna sila usmjerena oko obima gume Tangencijalna sila Fμ nastaje prijenosom obrtnog momenta od strane pogonskog mehanizma ili kočenjem vozila. Deluje uzdužno na površinu puta (uzdužna sila) i omogućava vozaču da ubrza kada pritisne papučicu gasa ili uspori kada se pritisne na papučicu kočnice.

Vertikalna sila (normalna reakcija na tlo) Vertikalna sila između gume i površine puta se naziva radijalna sila ili normalna reakcija tla FN. Vertikalna sila između gume i površine puta je uvijek prisutna, kako kada se vozilo kreće, tako i kada miruje. Vertikalna sila na tlu određena je dijelom težine vozila na tom točku, plus dodatna vertikalna sila koja je rezultat preraspodjele težine tokom ubrzanja, kočenja ili skretanja.

Vertikalna sila se povećava ili smanjuje kada se vozilo kreće uzbrdo ili nizbrdo, dok povećanje ili smanjenje vertikalne sile ovisi o smjeru vozila. Normalna reakcija oslonca se određuje kada vozilo miruje, postavljeno na horizontalnu površinu.

Dodatne sile mogu povećati ili smanjiti vrijednost vertikalne sile između točka i površine puta (normalna reakcija tla). Dakle, kada se krećete bez okretanja, dodatna sila smanjuje vertikalnu komponentu na točkovima iznutra do centra zavoja i povećava vertikalnu komponentu na točkovima vani vozilo.

Područje kontakta između gume i površine puta deformirano je vertikalnom silom koja se primjenjuje na točak. Budući da su bočne stijenke gume podvrgnute odgovarajućoj deformaciji, vertikalna sila ne može biti ravnomjerno raspoređena po cijeloj površini ​​kontaktne površine, već dolazi do trapezoidne raspodjele tlaka u gumama na potpornoj površini. Bočne stijenke gume preuzimaju vanjske sile, a guma se deformiše ovisno o veličini i smjeru vanjskog opterećenja.

Bočna sila

Bočne sile djeluju na točak, na primjer, zbog djelovanja bočnog vjetra ili kada se automobil kreće iza ugla. Upravljani točkovi vozila u pokretu, kada odstupe od pravog položaja, takođe su izloženi bočnoj sili. Bočne sile uzrokuju mjerenje smjera kretanja vozila.

400. Zašto su trotoari posipani pijeskom u ledenim uslovima?
Za povećanje koeficijenta trenja. U ovom slučaju, vjerovatnoća klizanja i pada bit će manja.

401. Zašto su zimi neki zadnji točkovi kamioni vezan lancima?
Kako bi se povećao koeficijent trenja i time praktično spriječilo proklizavanje između kotača automobila i zaleđenog dijela kolovoza.

402. Zašto se prilikom spuštanja vagona sa planine jedan točak kolica ponekad učvrsti tako da se ne okreće?
Za povećanje trenja između kolica i puta. U tom slučaju brzina kolica neće biti vrlo visoka, ali sigurna za spuštanje.

403. Zašto na automobilskim gumama, traktori na točkovima napraviti duboki reljefni uzorak (gazište)?
Za povećanje koeficijenta trenja između točkova i puta. U ovom slučaju, stisak na podlozi će biti efikasniji.

404. Zašto je u jesen na tramvajskim linijama koje prolaze pored parkova, bulevara i bašta postavljen znak upozorenja „Oprez, opadanje lišća“?
Suho lišće smanjuje prianjanje kotača tramvaja na tračnice, zbog čega može doći do proklizavanja kotača, povećava se i put kočenja tramvaja.

405. Zašto je zemljani put klizav nakon kiše?
Voda na tlu je mazivo i stoga smanjuje koeficijent trenja.

406. Zašto je opasno voziti se zemljanim putem nakon kiše?
Zato što voda na površini puta smanjuje koeficijent trenja.

407. Zašto neki majstori mažu šraf sapunom pre nego što ga zavrte u delove koji se pričvršćuju?
Sapun djeluje kao mazivo i smanjuje koeficijent trenja. U tom slučaju će proces uvrtanja vijka biti lakši.

408. Zašto su navozi, po kojima se brod spušta u vodu, bogato podmazani?
Kako bi se smanjio koeficijent trenja između broda za lansiranje i kundaka, a time i olakšao proces porinuća.

409. Zašto se pravi zarez u blizini glave eksera?
Za povećanje koeficijenta trenja. U tom slučaju čekić će manje kliziti s glave eksera.

410. Navedi jedan ili dva dijela bicikla, nastala povećanjem trenja klizanja.
Gumene gume, kočione pločice.

411. Koje sile trenja nastaju kada se olovka kreće u slučajevima prikazanim na slici 93, a, b? Gdje je sila trenja koja djeluje na olovku usmjerena u odnosu na osu olovke u oba slučaja?
a) sila trenja klizanja; usmjerena je duž ose olovke u suprotnom smjeru od njenog kretanja,
b) sila trenja kotrljanja; usmjeren je okomito na osu olovke u suprotnom smjeru od njenog kretanja.

412. Kolica sa tovarom se kreću (Sl. 94). Koja vrsta trenja se javlja između: a) stola i točkova; b) teret i kolica; c) osovine kotača i karoserija okretnog postolja?
a) sila trenja kotrljanja;
b) statička sila trenja, ako teret miruje u odnosu na kolica, ili sila trenja klizanja, ako se teret kreće;
c) sila trenja klizanja.

413. Zašto cigle ne klize prema dolje (sl. 95 i 96)? Koja ih sila drži u mirovanju? Nacrtajte sile koje djeluju na cigle.

414. Šipka se pomera udesno (Sl. 97). Gdje je sila trenja klizanja usmjerena u odnosu na šipku; u odnosu na površinu po kojoj se blok kreće?
U odnosu na šipku, sila trenja klizanja usmjerena je ulijevo (protiv smjera kretanja). U odnosu na površinu po kojoj se šipka kreće, sila trenja je usmjerena udesno (u smjeru kretanja).

415. Merdevine uza zid zauzimaju poziciju prikazanu na slici 98. Označite smer sile trenja u tačkama kontakta merdevina sa zidom i podom.

416. Šipka se kreće jednoliko (Sl. 99). Gdje je usmjerena: a) sila elastičnosti horizontalnog dijela konca; b) vertikalni dio konca; c) sila trenja klizanja koja djeluje na površinu stola, na šipku? Koja je rezultanta ovih sila?

417. Točak automobila klizi (Sl. 100). Gdje je sila trenja klizanja usmjerena između kliznog točka i puta, koja djeluje: a) na točak; b) na putu? Kuda je usmjerena elastična sila puta?

418. Knjiga je pritisnuta uz okomitu površinu (sl. 101). Nacrtajte grafički smjerove sila gravitacije i statičkog trenja koji djeluju na knjigu.

419. Kolica se ravnomjerno kreću udesno (vidi sliku 94). Koja sila pokreće opterećenje koje je na njega postavljeno? Čemu je jednaka ova sila pri ravnomjernom kretanju?
Teret koji leži na kolicima pokreće se statičkom silom trenja usmjerenom udesno. Uz ravnomjerno kretanje kolica, ova sila je jednaka nuli.

420. Kutija sa teretom se kreće ravnomjerno na transporteru (bez klizanja). Gdje je statička sila trenja usmjerena između transportne trake i kutije kada se kutija: a) podiže; b) kreće se horizontalno; c) pada?
a) gore duž transportera; b) jednaka je nuli; c) gore duž transportera.

421. Da li je vučna sila jednaka sili trenja ako se autobus kreće jednoliko bez klizanja: 1) po horizontalnoj putanji; 2) uz kosi dio staze?
Ako se autobus kreće jednoliko duž horizontalnog dijela kolosijeka, tada je statička sila trenja jednaka vučnoj sili minus sili otpora zraka.

422. Padobran, čija je masa 70 kg, ravnomjerno se spušta. Kolika je sila otpora zraka koja djeluje na padobranca?

423. Pomoću dinamometra ravnomjerno pomjerite šipku (vidi sliku 97). Kolika je sila trenja klizanja između šipke i površine stola? (Cijena podjele dinamometra je 1 N.)
Uz ravnomjerno kretanje šipke, sila trenja klizanja između šipke i površine stola jednaka je sili elastičnosti opruge dinamometra. Stoga nam u ovom slučaju dinamometar pokazuje vrijednost sile trenja klizanja. Prema sl. 97 je jednako 4H.

424. Zubi testere su razmaknuti u različitim pravcima od ravni testere. Slika 102 prikazuje rezove napravljene nepovezanim i postavljenim testerama. Koju testeru je teže rezati? Zašto?
Teže je rezati nenamještenom testerom, jer u tom slučaju bočne površine pile dolaze u bliži kontakt sa stablom i između njih nastaje veća sila trenja.

425. Navedite primjere kada je trenje korisno, a kada štetno.
Trenje je korisno prilikom hodanja, trčanja, vožnje, pomicanja robe na pokretnoj traci. Trenje je štetno u trljajućim dijelovima raznih mehanizama, gdje je brisanje površina nepoželjno.

426. Na času fizičkog vaspitanja dječak ravnomjerno klizi niz konopac. Koje su snage odgovorne za ovaj pokret?
Pod uticajem gravitacije i sile trenja klizanja.

427. Brod vuče tri teglenice povezane u seriju jedna za drugom. Sila otpora vode za prvu teglenicu je 9000 N, za drugu 7000 N, za treću 6000 N. Otpor vode za sam brod je 11 kN. Odredite vučnu silu koju razvija brod prilikom vuče ovih teglenica, uz pretpostavku da se teglenice kreću jednoliko.

428. Na automobil koji se kreće u horizontalnom smjeru djeluju vučna sila motora od 1,25 kN, sila trenja od 600 N i sila otpora zraka od 450 N. Kolika je rezultanta tih sila?

429. Može li se nedvosmisleno reći da je prirast sile otpora AF jednak 3 mN, ako je brzina tijela koje se kreće u određenoj sredini sa koeficijentom otpora 0,01 porasla za 0,3 m/s?
Nemoguće je to jednoznačno reći, jer je sila otpora u viskoznim medijima dvosmisleno specificirana. Pri malim brzinama proporcionalan je brzini, pri velikim brzinama je proporcionalan kvadratu brzine.

430. Trolejbus kreće i dobija impuls od 15.104 kg-m/s u roku od 30 sekundi. Odrediti silu otpora kretanju ako je vučna sila koju razvija trolejbus 15 kN.

431. Na automobil mase 103 kg tokom kretanja djeluje sila otpora jednaka 10% njegove težine. Kolika mora biti vučna sila koju razvija automobil da bi se kretao konstantnim ubrzanjem od 2 m/s2?

434. Biciklista koji se kretao brzinom od 11 m/s naglo je kočio. Koeficijent trenja klizanja guma na suhom asfaltu je 0,7. Odrediti ubrzanje bicikliste prilikom kočenja; vrijeme kočenja; zaustavni put bicikliste.

435. Koju silu treba primijeniti u horizontalnom smjeru na vagon težine 16 tona da bi se njegova brzina smanjila za 0,6 m/s za 10 s; za 1 s? Koeficijent trenja je 0,05.

436. Kojom brzinom se motociklista može voziti po horizontalnoj ravni, opisujući luk poluprečnika 83 m, ako je koeficijent trenja gume o tlu 0,4?

319. Zašto su trotoari posipani pijeskom u ledenim uslovima?
320. Zašto su kod nekih kamiona zadnji točkovi zimi vezani lancima?
321. Zašto se prilikom spuštanja vagona sa planine jedan točak kolica ponekad učvrsti tako da se ne okreće?
322. Zašto se na gumama motornih vozila, traktora na točkovima pravi duboki reljef (gazeća površina)?
323. Zašto je u jesen na tramvajskim linijama koje prolaze kroz eko parkove, bulevare i bašte postavljen znak upozorenja „Oprez, opadanje lišća“?
324. Zašto je zemljani put klizav nakon kiše?
325. Zašto je opasno voziti automobil po zemljanom putu nakon kiše?

Rice. 79

326. Zašto neki majstori mažu šraf sapunom i zašrafljuju ga u dijelove koji se pričvršćuju?
327. Zašto su navozi, po kojima se brod spušta, obilno podmazani?
328. Zašto se pravi zarez u blizini glave eksera?
329. Navedi jedan ili dva dijela bicikla, nastala povećanjem trenja klizanja.
330. Koja vrsta trenja se javlja tokom kretanja olovke u slučajevima prikazanim na slici 78? Gdje je sila trenja usmjerena u odnosu na olovku u slučaju a, u slučaju b, u odnosu na knjigu?
331. Kolica sa tovarom se kreću (Sl. 79). Koja vrsta IIA nastaje između: a) stola i točkova; b) teretni kkoy; c) osovine kotača i karoserija okretnog postolja?
332. Zašto se cigle ne kotrljaju (sl. 80 i 81)? ja ih sila drži u mirovanju? Prikazati kako djeluje na cigle.
333. Šipka se pomera udesno (Sl. 82). Gdje je usmjereno trenje klizanja u odnosu na šipku; u odnosu na površinu po kojoj se blok kreće?
334. Merdevine u blizini zida zauzimaju poziciju, prikazanu na slici 83. Označite smer sile trenja u tački kontakta merdevina sa zidom i podom.

Rice. 80

Rice. 81

Rice. 82

Rice. 83

Rice. 84

Rice. 85

Rice. 86

335. Šipka se kreće ravnomjerno (Sl. 84). Gdje je usmjerena: a) sila elastičnosti horizontalnog dijela konca; b) vertikalno; c) sila trenja klizanja u odnosu na površinu stola, u odnosu na šipku; d) kolika je rezultanta ovih sila?
336. Točak automobila klizi (Sl. 85). Gdje je sila trenja klizanja između kliznog točka i puta usmjerena u odnosu na: a) točak; b) putevi? Kuda je usmjerena elastična sila puta?
337. Knjiga je pritisnuta uz okomitu površinu (sl. 86). Nacrtajte grafički smjerove sila gravitacije i statičkog trenja koji djeluju na knjigu.
338. Kolica se ravnomjerno kreću udesno (vidi sliku 79). Koja] sila pokreće teret koji je na njega postavljen? Gdje je ova sila usmjerena?
339. Kutija sa teretom ravnomjerno se kreće po transportnoj traci (bez klizanja). Gdje je statička sila trenja usmjerena između transportne trake i kutije kada se kutija: a) podiže; b) kreće se horizontalno; c) pada?

Rice. 87

340. Ako se sabirnica ravnomjerno kreće po horizontalnom dijelu puta, koliko je jednaka statička sila trenja?
341. Padobran, čija je masa 70 kg, ravnomjerno se spušta. Kolika je sila otpora zraka koja djeluje na padobranca?
342. Uz pomoć dinamometra, g'juice se ravnomjerno pomiče (vidi sliku 82). Kolika je sila trenja klizanja između šipke i površine stola? (Cijena podjele dinamometra je 1 N.)
343. Zubi testere su razmaknuti u različitim pravcima od ravni testere. Slika 87 prikazuje rezove napravljene nepovezanim i postavljenim testerama. Koju testeru je teže rezati: postaviti ili ne postaviti? Zašto?
344. Navedite primjere kada je trenje korisno, a kada štetno.

Zadatak iz fizike - 5700

2017-12-15
Koji je smjer sile trenja koja djeluje na pogonske kotače automobila pri ubrzanju (a), kočenju (b), skretanju (c)? Da li je ova sila jednaka njenoj maksimalnoj vrijednosti $\mu N$ ($\mu$ je koeficijent trenja, $N$ je sila reakcije kolovoza), i ako jeste, u kojim situacijama? U kojim situacijama nije? Da li je dobro ili loše ako sila trenja dostigne svoju maksimalnu vrijednost? Zašto? Koji automobil može razviti više snage na cesti - pogon na prednje ili stražnje kotače - sa istom snagom motora i zašto? Pretpostavimo da je masa automobila ravnomjerno raspoređena i da mu je težište u sredini.

Rješenje:

Razmotrimo prvo pitanje uloge sile trenja u kretanju mašine. Zamislite da vozač automobila stoji na glatki-glatki led(nema sile trenja između točkova i leda), pritisne papučicu gasa. Šta će se desiti? Jasno je da automobil neće ići: točkovi će se rotirati, ali će skliznuti u odnosu na led - na kraju krajeva, nema trenja. I to će se dogoditi bez obzira na snagu motora. A to znači da je za korištenje snage motora potrebno trenje - bez njega automobil neće ići.

Šta se dešava kada postoji sila trenja. Neka bude vrlo mali na početku, i vozač stojeći auto ponovo pritisnuti papučicu gasa? Točkovi (sada govorimo o pogonskim točkovima automobila, recimo da su to prednji točkovi) klize u odnosu na podlogu (trenje je malo), rotirajući kao što je prikazano na slici, ali to izaziva silu trenja koja deluje iz strane puta na točkovima, usmereno napred duž kursa kretanja mašine. Ona gura auto naprijed.

Ako je sila trenja velika, onda kada lagano pritisnete papučicu gasa, kotači se počinju okretati i, takoreći, odbijaju se od hrapavosti ceste, koristeći silu trenja koja je usmjerena naprijed. U ovom slučaju kotači ne klize, već se kotrljaju po cesti, tako da se donja točka točka ne pomiče u odnosu na platno. Ponekad, čak i uz mnogo trenja, točkovi proklizavaju. Sigurno ste naišli na situaciju da neki “ludi vozač” krene kada se upali zeleno svjetlo na semaforu tako da kotači “zaškripe” i ostane crna mrlja na putu zbog klizanja gume na asfaltu. Dakle unutra hitan slučaj(pri naglom kočenju ili startovanju sa proklizavanjem) točkovi klize u odnosu na kolovoz, u normalnim slučajevima (kada na putu nema crne mrlje od istrošenih guma) točak ne proklizava, već se samo kotrlja po putu.

Dakle, ako automobil vozi ravnomjerno, onda kotači ne klize po cesti, već se kotrljaju po njoj tako da najniža tačka točka leži (i ne klizi) u odnosu na cestu. Koji je smjer sile trenja u ovom slučaju? Pogrešno je reći da je to suprotno brzini automobila, jer govoreći o sili trenja, misle na slučaj klizanja tijela u odnosu na podlogu, ali sada nemamo točkove koji klize u odnosu na put. Sila trenja u ovom slučaju može biti usmjerena na bilo koji način, a mi sami određujemo njen smjer. A evo kako se to dešava.

Zamislite da nema faktora koji sprečavaju kretanje automobila. Tada se mašina kreće po inerciji, točkovi se okreću po inerciji, a ugaona brzina rotacije točkova je povezana sa brzinom mašine. Hajde da napravimo ovu vezu. Neka se točak kreće brzinom $v$ i rotira tako da najniža tačka točka ne klizi u odnosu na cestu. Pređimo na referentni sistem povezan sa središtem točka. U njemu se točak kao celina ne kreće, već samo rotira, a Zemlja se kreće unazad brzinom od $v$. Ali pošto točak ne klizi u odnosu na tlo, njegova najniža tačka ima istu brzinu kao i tlo. To znači da se sve tačke površine točka rotiraju oko centra brzinom $v$ i, prema tome, imaju ugaonu brzinu $\omega = v / R$, gdje je R polumjer točka. Vraćajući se sada na referentni okvir koji se odnosi na tlo, zaključujemo da je u odsustvu klizanja između donje tačke točka i puta, ugaona brzina točka $\omega = v / R$, a sve tačke na površini imaju različite brzine u odnosu na tlo: na primjer, donja tačka - nula, gornja $2v$, itd.

I neka vozač takvim kretanjem automobila pritisne papučicu gasa. To uzrokuje da se točak okreće brže nego što bi trebao za datu brzinu automobila. Točak ima tendenciju klizanja unazad, postoji sila trenja usmjerena naprijed, koja ubrzava automobil (automobil se, takoreći, odbija od neravnine puta, koristeći silu trenja). Ako vozač pritisne papučicu kočnice, točak teži da se okreće sporije nego što bi trebao pri datoj brzini vozila. Postoji sila trenja usmjerena nazad, koja usporava automobil. Ako vozač okreće točkove automobila, postoji sila trenja usmerena u pravcu skretanja, koja okreće automobil. Dakle, kontrola automobila - ubrzanje, kočenje, skretanje - zasniva se na pravilnom korištenju trenja, a, naravno, velika većina vozača ni ne zna za to.

Odgovorimo sada na pitanje: da li je ova sila jednaka njenoj maksimalnoj vrijednosti? Uopšteno govoreći, ne, jer nema klizanja točka u odnosu na cestu, a sila trenja je jednaka maksimalnoj vrijednosti prilikom klizanja. U mirovanju, sila trenja može uzeti bilo koju vrijednost od nule do maksimuma $\mu N$, gdje je $\mu$ koeficijent trenja; $N$ - sila reakcije podrške. Stoga, ako ubrzavamo (sila trenja je usmjerena naprijed), ali želimo povećati brzinu ubrzanja, jače pritiskamo papučicu gasa i povećavamo silu trenja. Slično, ako kočimo (sila trenja je unazad), ali želimo da povećamo stepen kočenja, jače kočimo i povećavamo silu trenja. Ali jasno je da se u oba slučaja može povećati da nije maksimalno! Dakle, za upravljanje mašinom, sila trenja ne bi trebala biti jednaka maksimalnoj vrijednosti, a tu razliku koristimo za izvođenje određenih manevara. I svaki vozač (čak i ako ne zna ništa o sili trenja, a naravno i velika većina njih) intuitivno osjeća da li ima rezervu sile trenja, da li je automobil "daleko" od klizanja i da li je moguće je kontrolisati.

Međutim, postoji jedna situacija u kojoj je sila trenja jednaka svojoj maksimalnoj vrijednosti. Ova situacija se zove drift. Neka vozač snažno koči na klizavom putu. Auto počinje kliziti po cesti, ovo stanje kretanja naziva se proklizavanje. U ovom slučaju, sila trenja je usmjerena suprotno brzini (unazad) i jednaka je njenoj maksimalnoj vrijednosti. Ova situacija je veoma opasna, jer je auto APSOLUTNO nekontrolisan. Ne možemo se okretati (bar nekako, barem malo), jer za okretanje nam je potrebna sila trenja usmjerena prema zavoju, a nemamo je na raspolaganju - sila trenja je maksimalna i usmjerena unazad. Ne možemo povećati brzinu kočenja (nemoguće je povećati silu trenja - već je maksimalna), ne možemo (čak i da želimo u takvoj situaciji) ubrzati. Ne možemo ništa! Situaciju dodatno komplikuje i činjenica da niko ne “drži” automobil na putu u stanju klizanja. Zašto auto ne zaleti u jarak u normalnim uslovima, jer je kolovoz uvek nagnut na stranu puta da bi voda tekla? Drži ga sila trenja, ali ako automobil klizi (klizi), sila trenja je usmjerena suprotno brzini i ništa drugo. Stoga, svaki "bočni" poremećaj - nagib puta, mali kamen ispod jednog od točkova - može automobil preokrenuti ili odbaciti na ivicu puta. Nikada ne klizite 1.

Sada uporedimo snagu koju automobili sa prednjim i zadnjim pogonom sa istim motorom mogu razviti na putu. Očigledno, snaga koju automobil može razviti na putu zavisi ne samo od njegovog motora, već i od toga kako automobil "koristi" silu trenja. Zaista, u nedostatku trenja, automobil bi stajao mirno (sa točkovima koji se okreću) bez obzira na snagu motora (okrećući te točkove). Dokazaćemo da su automobili sa stražnjim pogonom snažniji od automobila sa prednjim pogonom sa istom snagom motora i procijeniti omjer snaga koje motor može razviti pri ubrzavanju automobila na cesti (pod uslovom da je snaga motora sama po sebi može biti veoma velika).

Sila trenja koja djeluje na pogonske kotače ubrzava automobil i ne može preći vrijednost od $\mu N$ ($N$ je sila reakcije). Dakle, što je veća sila reakcije, to veće vrijednosti sile trenja ubrzanja mogu dostići (a pritiskanje papučice gasa u situaciji kada je sila trenja dostigla svoj maksimum samo će dovesti do klizanja i klizanja, ali ne i do povećanja snage koju motor razvija). Pronađite sile reakcije za zadnje i prednje točkove automobila. Sile koje djeluju na automobil tokom ubrzanja prikazane su na slikama (desno - za pogon na stražnje kotače, lijevo - za pogon na prednje kotače). Na mašinu utiču: gravitacija, sile reakcije i sila trenja. Pošto se mašina kreće naprijed, zbir momenata svih sila oko njenog težišta je nula. Dakle, ako je težište automobila tačno u sredini automobila, rastojanje između zadnjih i prednjih točkova je $l$, a visina težišta iznad puta je $h$, uslov da je zbroj momenata oko centra gravitacije jednak nuli (pod uslovom da se automobil kreće, razvijajući maksimalnu snagu pri maksimalnoj sili trenja):

automobil sa prednjim pogonom

$N_(1) \frac(l)(2) = N_(2) \frac(l)(2) + F_(tr) h = N_(2) \frac(l)(2) + \mu N_( 2) h$, (1)

automobil sa zadnjim pogonom

$N_(1) \frac(l)(2) = N_(2) \frac(l)(2) + F_(tr) h = N_(2) \frac(l)(2) + \mu N_( 1)h$, (2)

gdje je $\mu$ koeficijent trenja. S obzirom da je u oba slučaja $N_(1) + N_(2) = mg$, iz (1) nalazimo silu reakcije za prednje točkove u slučaju automobila sa prednjim pogonom

$N_(2)^(pp) = \frac(mgl/2)(l + \mu h)$ (3)

a iz (2) sila reakcije zadnji točkovi u slučaju pogona na zadnje točkove

$N_(1)^(sn) = \frac(mgl/2)(l - \mu h)$ (4)

(ovdje (pp) i (zp) - prednji i zadnji pogon). Odavde nalazimo omjer sila trenja koje ubrzavaju automobil s prednjim i stražnjim pogonom, i, posljedično, omjer snaga koje njihov motor može razviti na cesti

$\frac(P^((np)))(P^(zp)) = \frac(l - mu h)(l + \mu h)$. (5)

Za vrijednosti $l = 3 m, h = 0,5 m$ i $\mu = 0,5$ imamo iz (5)

$\frac(P^((pp)))(P^((sp))) = 0,85$.

Na automobil koji se kreće djeluje niz sila, od kojih su neke usmjerene duž ose kretanja automobila, a neke - pod uglom u odnosu na ovu os. Dogovorimo se da prvu od ovih sila nazovemo uzdužnom, a drugu bočnom.

Rice. Dijagram sila koje djeluju na pogonski točak.
a - stanje nepokretnosti; b - stanje kretanja

Uzdužne sile može biti usmjeren i u smjeru i protiv smjera vozila. Sile usmjerene u smjeru kretanja se kreću i teže daljem kretanju. Sile usmjerene protiv toka kretanja su sile otpora i teže da zaustave automobil.

Sljedeće uzdužne sile djeluju na automobil koji se kreće po horizontalnom i ravnom dijelu puta:

• vučna sila
• sila otpora vazduha
• sila otpora kotrljanja

Kada se automobil kreće uzbrdo, javlja se sila otpora podizanju, a kada automobil ubrzava sila otpora ubrzanju (sila inercije).

Vučna sila

Obrtni moment koji razvija motor automobila prenosi se na pogonske točkove. Mehanizmi prijenosa uključeni su u prijenos obrtnog momenta s motora na pogonske kotače. Moment na pogonskim točkovima zavisi od obrtnog momenta motora i prenosnih odnosa menjača i krajnjeg pogona. Na mestu gde točkovi dodiruju površinu puta, obrtni moment izaziva obimnu silu. Otpor puta ovoj obodnoj sili izražava se reaktivnom silom koja se prenosi sa puta na pogonski točak. Ova sila je usmjerena prema kretanju automobila i naziva se guranje ili vučna sila. Vučna sila sa točkova se prenosi na pogonsku osovinu, a zatim na okvir, čime se automobil kreće. Veličina vučne sile je veća što je veći obrtni moment motora i omjeri prijenosa mjenjači i završni pogon. Vučna sila na pogonskim točkovima dostiže najveću vrednost kada se automobil kreće u najnižem stepenu prenosa, pa se najniži stepen prenosa koristi pri startovanju automobila sa teretom, kada se vozilo vozi van puta. Količina vučne sile na pogonskim točkovima automobila ograničena je prianjanjem guma na površinu puta.

Sila prianjanja točkova sa cestom

Trenje koje nastaje između pogonskih točkova automobila i puta naziva se vuča. Sila vuče jednaka je proizvodu koeficijenta prianjanja i vučne težine, odnosno težine koja pada na pogonske točkove automobila. Vrijednost koeficijenta prianjanja pneumatika zavisi od kvaliteta i stanja površine puta, oblika i stanja šare gazećeg sloja gume i pritiska vazduha u gumi.

At automobili ukupna težina je približno jednako raspoređena između osovina. Stoga se njegova težina prianjanja može uzeti jednakom 50% puna težina. Za kamione s punim opterećenjem, vučna težina (težina na stražnjoj osovini) iznosi približno 60-70% ukupne težine.

Vrijednost koeficijenta prianjanja je od velike važnosti za rad automobila i sigurnost u saobraćaju, jer od toga ovisi sposobnost vožnje automobila, kvaliteti kočenja, mogućnost proklizavanja i proklizavanja pogonskih točkova. Uz neznatan koeficijent prianjanja, pokretanje automobila sa mjesta je praćeno proklizavanjem, a kočenje je praćeno proklizavanjem kotača. Kao rezultat toga, automobil se ponekad ne kreće, a prilikom kočenja dolazi do naglog povećanja puta kočenja i pojave proklizavanja.

Na asfaltnim kolovozima po vrućem vremenu bitumen izbija na površinu, čineći kolovoz masnim i klizavim, što smanjuje koeficijent prianjanja. Koeficijent prianjanja posebno se jako smanjuje kada se kolovoz smoči prvom kišom, kada se formira još neisprani film tekućeg blata. Snježni ili zaleđeni put posebno je opasan po toplom vremenu kada se površina odmrzne.

Kako se brzina vožnje povećava, koeficijent trenja se smanjuje, posebno na mokrim cestama, budući da izbočine šare gazećeg sloja gume nemaju vremena da proguraju film od vlage.

Dobar dezen gazećeg sloja gume je od velike važnosti pri vožnji po zemljanim putevima, snijegu, pijesku, kao i po asfaltiranim putevima prekrivenim filmom blata ili vode. Zbog izbočina u šari, površina ležišta je smanjena, a samim tim i povećan specifični pritisak na površinu puta. Istovremeno, blatni film se lakše probija i uspostavlja kontakt sa površinom puta, a na laganom tlu projekcije šare direktno su u kontaktu sa tlom.

Povećani pritisak vazduha u gumi smanjuje njenu nosivu površinu, usled čega specifični pritisak raste toliko da pri startovanju i pri kočenju guma može da se uništi, a prianjanje točkova sa kolovozom je smanjeno.

Dakle, vrijednost koeficijenta trenja ovisi o mnogim uvjetima i može varirati u prilično značajnim granicama. Budući da se mnoge saobraćajne nesreće dešavaju zbog lošeg prianjanja, vozači moraju biti u stanju da aproksimiraju vrijednost koeficijenta trenja i u skladu s njom odaberu brzinu i metode upravljanja.

Sila otpora vazduha

Prilikom vožnje automobil savladava otpor zraka koji se sastoji od nekoliko otpora:

• otpor (oko 55-60% ukupnog otpora zraka)
• stvoreni od izbočenih dijelova-stepenica autobusa ili automobila, krila (12-18%)
• nastaje prolaskom vazduha kroz radijator i motorni prostor(10-15%) itd.

Prednji dio automobila komprimira i širi zrak, dok stražnji dio automobila stvara vakuum koji uzrokuje turbulenciju.

Sila otpora vazduha zavisi od veličine fronta, površine automobila, njegovog oblika, a takođe i od brzine kretanja. Prednja površina kamiona definirana je kao umnožak staze (udaljenost između guma) i visine vozila. Sila otpora zraka raste proporcionalno kvadratu brzine automobila (ako se brzina poveća 2 puta, tada se otpor zraka povećava 4 puta).

Da bi se poboljšala aerodinamičnost i smanjio otpor zraka, vjetrobran automobila je nagnut, a izbočeni dijelovi (prednja svjetla, blatobrani, ručke na vratima) postavljeni su u ravnini s vanjskim obrisima karoserije. Za kamione možete smanjiti snagu otpora zraka pokrivanjem utovarne platforme ceradom razvučenom između krova kabine i vrata prtljažnika.

Sila otpora kotrljanja

Na svaki točak automobila konstantno se primjenjuje vertikalno opterećenje, što uzrokuje vertikalnu reakciju puta. Prilikom kretanja vozilo je izloženo sili otpora kotrljanja, koja nastaje zbog deformacije guma i kolovoza i trenja guma o kolovoz.

Sila otpora kotrljanja jednaka je proizvodu bruto težine vozila i koeficijenta otpora kotrljanja gume, koji ovisi o tlaku zraka u gumama i kvaliteti površine puta. Evo nekih vrijednosti otpora kotrljanja guma:

• za asfalt betonske kolovoze - 0,014-0,020
• za šljunak-0,02-0,025
• za pijesak-0,1-0,3

Sila otpora dizanja

Cesta se sastoji od naizmjeničnih uspona i nizbrdica i rijetko ima horizontalne dionice velike dužine.

Prilikom vožnje uzbrdo, automobil doživljava dodatni otpor, koji zavisi od ugla puta prema horizontu. Otpor podizanju je veći što je veća težina automobila i ugao nagiba puta. Prilikom približavanja nagibu potrebno je pravilno procijeniti mogućnost savladavanja nagiba. Ako je uspon kratak, savladava se ubrzanjem automobila prije podizanja. Ako je uspon dugačak, savladava se niska brzina, prelazeći na njega na početku uspona.

Kada se automobil kreće nizbrdo, sila otpora podizanju usmjerena je u smjeru kretanja i predstavlja pokretačku snagu.

Sila otpora na overklok

Dio vučne sile prilikom ubrzanja troši se na ubrzanje rotirajućih masa, uglavnom zamašnjaka radilica motor automobila i točkovi. Da bi se automobil počeo kretati određenom brzinom, potrebno je savladati silu otpora ubrzanju jednaku proizvodu mase automobila i ubrzanja. Kada automobil ubrzava, sila otpora ubrzanju je usmjerena u smjeru suprotnom kretanju. Prilikom kočenja automobila i usporavanja njegovog kretanja ova sila je usmjerena prema kretanju automobila. Postoje slučajevi kada teško ubrzanje teret ili putnici padaju sa otvorenog prostora, sa sjedišta motocikla, a pri naglom kočenju putnici udare u vjetrobransko staklo ili na prednjoj strani auta. Da bi se izbjegli takvi slučajevi, potrebno je, glatkim povećanjem brzine radilice motora, savladati silu otpora ubrzanju i glatko kočiti automobil.

Centar gravitacije

Automobil, kao i svako drugo tijelo, podliježe sili gravitacije usmjerenoj okomito prema dolje. Težište vozila je tačka u kojoj se težina vozila ravnomjerno raspoređuje u svim smjerovima. Težište automobila je između prednjeg i stražnja osovina na visini od oko 0,6 m za automobile i 0,7-1,0 m za kamione. Što je niže težište, to je vozilo stabilnije protiv prevrtanja. Prilikom utovara automobila teretom težište za automobile raste za oko 0,3-0,4 m, a za kamione za 0,5 m ili više, ovisno o vrsti tereta. Ako je teret neravnomjerno složen, težište se također može pomjeriti naprijed, nazad ili u stranu, što će uticati na stabilnost vozila i lakoću upravljanja.