Коварство кинетической энергии при движении автомобиля

Многие будут удивлены названием статьи. Для многих движение на автомобиле доставляет огромное удовольствие. Они едут и ни о какой кинетической энергии и не думают. Они едут и балдеют, а потом неожиданно – бац! – автомобиль вылетел с кювет, опрокинулся, столкнулся с  чем-то. Горе-водители понять не могут, как такое могло произойти. Ехали, вроде, нормально, ну и что, что быстро? А часто от балдения и происходят неприятные сюрпризы, это мягко сказано.

Вот едет автомобиль по дороге. Скорость автомобиля приличная. Но дорога хорошая, асфальтированная, и, вроде, не предвещает беды. Но вдруг автомобиль теряет управляемость, он начинает скользить прямо на сторону встречного движения, а там, как на беду, – встречный автомобиль. Происходит столкновение, а лобовое столкновение редко обходиться без жертв. Как потом выясняется, что водитель, который потерял контроль над автомобилем, был опытным. Так почему его вынесло на встречную полосу?

Значит водитель, несмотря на свой опыт, что-то не знал, что-то не учёл или не понял. Когда автомобиль движется, то на него действуют следующие силы: сила инерции, сила тяги, сила сцепления колёс с дорогой, сила сопротивления воздуха и многие другие силы. Но, самое главное, при движении автомобиля возникает кинетическая энергия. Чем больше масса автомобиля и его скорость, тем больше кинетическая энергия. Вот эта энергия и является виновницей всех бед. Это как раз многие водители и не понимают. Возможно, они, где то, и слышали про эту энергию, но не предавали значения. А зря!

Так в чём же опасность этой кинетической энергии? А опасность – это потеря контроля над кинетической энергией. Чем больше вышедшая из-под контроля кинетическая энергия, тем больше будут последствия, которые могут быть ужасными. Многим это не понятно: как это кинетическая энергия может привести к ужасным последствиям?

Кинетическая энергия при торможении переходит в силу инерции, а при повороте – в центробежную силу. Чем интенсивнее торможение, тем и больше сила инерции. Чем круче поворот, тем больше центробежная сила. Центробежная сила – это та же сила инерции, которая возникает при движении транспорта по круговой траектории. Но если сила инерции окажется больше за силу сцепления колёс с дорогой, то автомобиль начинает скользить, причём туда, куда направляет его сила инерции, и автомобиль становиться неуправляемым. Но если на пути неуправляемого автомобиля оказывается дерево, то сила инерции очень резко возрастает. Дерево остановит автомобиль, но он будет разбит. Но чем больше скорость автомобиля на момент столкновения с деревом, тем больше будет сила  инерции и тем больше будет разбит автомобиль. При столкновении в дерево при маленькой скорости (со скоростью пешехода или меньшей) кинетическая энергия будет небольшой, значит и сила инерции будет небольшой, тогда и последствия также будут небольшими: погнёт бампер, может фару разбить, но в основном автомобиль будет цел.

Как удерживать кинетическую энергию под контролем? Одно из условий – не допускать превышения силы тяги, которая подаётся на ведущие колёса, над силой сцепления этих же ведущих колёс с дорогой. А кинетическая энергия может выйти из-под контроля даже тогда, когда автомобиль движется равномерно и прямолинейно. Почему так происходит? Потому что, для увеличения скорости необходимо увеличивать и тягу. А при увеличении скорости – особенно при больших скоростях – коэффициент сцепления колёс с дорогой уменьшается.

Дорога  не идеально ровная, а состоит из микро впадин и выступов, которые колесо обхватывает при движении. Но при больших скоростях пятно контакта колеса не успевает полностью обхватить эти выступы и впадины, вот поэтому коэффициент трения колеса с дорогой снижается. Вот и получается, что на больших скоростях сила тяги может подойти к черте, где она может равняться силе трения колёс с дорогой. И малейшая неожиданная ситуация: автомобиль попал ещё не на высохший участок дороги, или дорога чуть-чуть пошла на подъём и водитель добавил газ – сила тяги может оказаться больше за силу трения колёс, и автомобиль может оказаться неуправляемым. А на таких скоростях всё происходит очень быстро. Конечно, дерево автомобиль остановит, но какие будут последствия.

Особенно опасно это зимой, когда дороги покрываются снегом и становятся скользкими. И какой бы ни опытный был бы водитель, если он допустит превышение силы тяги ведущих колёс над силой сцепления колёс с дорогой – влетит только так. Поэтому зимой на скользких дорогах особенно опасны обгоны. Даже на небольшой скорости существует опасность заноса или сноса автомобиля.

Второе условие удерживать под контролем кинетическую энергию – это при торможении не допускать блокировки колёс. Сейчас современные автомобили оснащаются  ABS – антиблокировочная система колёс, которая не допускает блокировку колёс при экстренном торможении и, таким образом, контролирует действие кинетической энергии.

Но осталось много автомобилей, не оборудованные системой ABS. Водители этих автомобилей должны научиться при торможении не блокировать колёса, так как блокированные колёса увеличивают тормозной путь. В этом случае не нужно нажимать педаль тормоза в полную силу. Надо учиться чувствовать автомобиль при торможении: крутятся колёса или машина скользит. Этому можно научиться – было бы желание. Но лучше всего – не допускать ситуации экстренного торможения.

Третье условие удерживать кинетическую энергию под контролем – центробежная сила при повороте не должна превышать силу трения колёс. Другими словами – чем круче поворот, тем меньше должна быть скорость. Иначе автомобиль не удержится на траектории поворота. На скользкой дороге резкие повороты опасны.

В любом случае законы физики не спрашивают у водителя, какой его опыт вождения, и сами по себе к аварии не приводят – они просто действуют. Вина ложится только на водителя: превысил скорость на скользкой дороге – законы физики сработали не в пользу водителя – и вот на тебе: или лобовое столкновение, или вылет в кювет. Законам физики всё равно, как срабатывать: сила тяги стала больше за силу сцепление – пробуксовка колёс,  сила тяги меньше за силу сцепления – нет пробуксовки колёс. Если при повороте возникшая центробежная сила меньше за силу трения колёс с дорогой – автомобиль удержится на траектории, а если больше – то не удержится, а вылетит в кювет. Вот и всё! И ничего здесь мудрого нет. И какой бы ни был опытный водитель, если он не «дружит» с законами физики, то шанс попасть в неприятную историю велик.

И ещё. Во многих странах – миллионы водителей и автомобилей. Большинство водителей не попадают в дорожно-транспортные происшествия. Если было бы наоборот, то на улицах сплошь и рядом стояли бы битые автомобили. Среди этого большинства есть и молодые неопытные водители. Возникает вопрос: почему эти неопытные водители не попадают в ДТП? Трудно поверить, что они все ездят по принципу: тише едешь – дальше будешь. Конечно, не без этого, но всё равно ездят и быстро. Может они ездят аккуратно, то есть, где можно прижать – прижал, где нельзя – сбавил ход. А если бы все водители ездили аккуратно, то может и аварии были бы редкостью? Очень интересный вопрос, не правда ли?

Запись опубликована в рубрике Действие сил и энергии при движении транспорта. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

5 × четыре =