Поворот на машині чи мотоциклі
Кутовий
Якщо ви їдете на своєму авто, мотоциклі чи велосипеді в поворот, необхідна буде крива доцентрова сила крізь тертя накладається між шиною та землею. Отже, максимальна швидкість або мінімальний радіус, через який можна рухатися, обмежується тертям.
У поворотах доцентрова сила застосовується тертям
Поки транспортний засіб не ковзає, тобто шини прилипають до дороги, це працює Статична сила тертя FHaft. Це діє як доцентрова сила.
Статична сила тертя дорівнює доцентровій силі:
Статична сила тертя і, отже, максимальна доцентрова сила
Ось Коефіцієнт статичного тертя та Сила ваги.
Коефіцієнт статичного тертя залежить від двох партнерів тертя (в даному випадку: шин та дороги).
Чим краща адгезія, тим більший коефіцієнт статичного тертя. Коефіцієнт статичного тертя може мати максимальне значення "1".
Це означає: Статична сила тертя може бути такою ж великою, як і вага.
Коефіцієнт статичного тертя залежить від природи грунту.
Для прикладу шина - дорога застосовуються такі значення:
Статичні коефіцієнти тертя для різних умов ґрунту
| Шини на сухому асфальті | = 1,0 (оптимальне значення) |
| Шини на мокрому асфальті | = 0,8 |
| Шини на крижаній дорозі | = 0,2 |
Якщо ви занадто швидко в'їжджаєте в криву, статичної сили тертя недостатньо для створення необхідної доцентрової сили. Транспортний засіб починає ковзати і діє (менша) сила тертя ковзання. Потім автомобіль продовжує ковзати по дотичній до дуги, поки швидкість не буде настільки низькою, що шини знову зчепляться.
Розрахунок максимальної швидкості в кривій
Як швидко транспортний засіб може проїхати по кривій, залежить від статичної сили тертя і, отже, від природи грунту, а також радіуса кривої.
Зразок завдання
Як швидко автомобіль може зробити криву з радіусом r = 50м Проїжджайте якомога більше по сухій, мокрій або крижаній дорозі без ковзання?
Умова така (див. Вище):
Доцентрова сила може бути такою ж великою, як статична сила тертя.
Застосовується наступне:
Тепер ми вставляємо формули для двох сил:
С
По обидва боки є маса, яку можна скоротити:
Маса автомобіля не має значення, з якою швидкістю можна проїхати криву!
Перероблено після v нарешті результати для швидкості шляху
Отримані наступні значення для максимальних швидкостей для вищезазначених коефіцієнтів статичного тертя:
Суха дорога:
Мокра дорога:
Крижана дорога:
Куточок з мотоциклом
На поворотах з мотоциклом або велосипедом водій нахиляє транспортний засіб до внутрішньої частини повороту. Причина цього полягає в наступному:
Мотоциклу потрібна сила, спрямована всередину кривої (доцентрова сила).
Щоб мотоцикл залишався в рівновазі і не перепадав, контактний тиск (сила, з якою мотоцикл притискається до дороги) повинен проходити через центр ваги мотоцикла. Це досягається нахилом:
На лівому малюнку в якості точки прикладання сил вибрано центр ваги, на правому зображені сили, що діють на мотоцикл з дороги.
Сила тиску на землю (сила, яка діє по діагоналі вгору на мотоцикл з дороги) є векторною сумою доцентрової сили та протидії силі ваги .
Застосовується наступне:
Для того, щоб сила тиску на грунт пройшла через центр ваги мотоцикла (лише тоді мотоцикл стабільний), Кут нахилу (Кут між вертикаллю та силою тиску на грунт) застосовують:
З і результати для кута нахилу:
В принципі, наступне також стосується мотоциклів:
Компонент сили тиску на землю, паралельний землі, який відповідає доцентровій силі, докладається статичним тертям. Доцентрова сила не може бути більшою за максимальну статичну силу тертя.
Максимальний кут нахилу при повороті мотоцикла
Для максимальний кут нахилу або для кута нахилу при максимально можливої швидкості застосовується vmax
і, таким чином
Оскільки коефіцієнт відповідає коефіцієнту статичного тертя (див. Вище), виходить, що коефіцієнт статичного тертя і рівні.
До максимального кута нахилу відноситься наступне:
Максимально можливий коефіцієнт статичного тертя має значення - в цьому випадку статична сила тертя така ж велика, як і вага.
Анотація: У деяких джерелах можна зустріти твердження, що коефіцієнт статичного тертя також може бути значно більшим за 1. Ефекти, в результаті яких виникають такі значення, не засновані виключно на терті. Додаткову інформацію можна знайти нижче *.
Для максимальний кут нахилу при оптимальній тязі застосовується наступне
і, таким чином
.
Отже, максимальний кут нахилу залежить від коефіцієнта статичного тертя і може становити максимум 45 °, якщо ніякі інші ефекти не призводять до збільшення зчеплення. *
Максимальна швидкість
Якщо розрахувати максимальна швидкість, за допомогою якого криву можна просто прогнати, отримується шляхом перестановки рівняння
(так.)
для максимальної швидкості
При вищезгаданому співвідношенні між кутом нахилу та коефіцієнтом статичного тертя
Ви нарешті отримуєте ту саму формулу, яку ми вивели раніше для автомобіля, а саме
* Коефіцієнт статичного тертя більше 1?
Якщо поглянути на мотоцикли, то можна побачити, що іноді мотоцикли їздять з екстремальними нахилами. Кути нахилу значно перевищують 45 °. З суто арифметичної точки зору, представлені тут формули призведуть до статичних коефіцієнтів тертя, які значно перевищують 1.
Однак, крім тертя, існують і інші ефекти, які призводять до кращого зчеплення:
Шини мотоциклів у таких перегонах дуже м’які і (якщо температура досить висока) практично закривають нерівності на дорозі. Говорять про "мікрозубці".
Крім того, також виникають сили зчеплення. Адгезія - це притягання молекул між матеріалами, коли вони наближаються дуже близько. З цієї причини харчова плівка прилипає до гладких поверхонь. Однак це не має нічого спільного з тим, що розуміється під "тертям" у фізиці.
Результат усіх факторів, що відіграють роль у зчепленні шин на дорозі, часто називають терміном «зчеплення». Однак це не фізичний термін.
Ви можете знайти широку дискусію на цю тему за адресою