Ce determină partea de prindere a anvelopelor 1

În cei doi ani care au trecut de la scrierea acestui articol, am participat la multe discuții pe această temă, și-a făcut cunoștință cu noua literatură, am vorbit cu alți fizicieni (eu însumi - este, de asemenea, un fizician de profesie), zburatori si ceva reinterpretată. Esența gândirii mele nu sa schimbat, au devenit mai sistematizate și a schimbat formularea. Aici îi voi explica mai jos. Să mergem.

Forța de frecare statică: Coulomb drept Amonton

Din nou, mă duc înapoi la școală fizica. Permiteți-mi să vă reamintesc, fizica școală și mecanicii clasice descrie cu acuratețe suficient fenomene de zi cu zi. În timp ce nu merge pe scări foarte mici sau viteze relativiste, mecanicii clasice funcționează bine. Mai mult decât atât, oricare ar fi lucrările științifice ale strânsoarea de anvelope, nu am uite, am văzut în ei o mulțime de formule zubodrobyaschih teribile, integralei serie, dar în cele din urmă totul se reduce la o simplă formulă, școala, care se numește legea Amonton-Coulomb:

F = μN = μmg (1)

unde μ - coeficientul de frecare, N - forța de presare un corp la altul (în acest caz, greutatea anvelopei, plus greutatea vehiculului atribuibil bus), m - greutatea (cauciucurile și vehiculul atribuibil bus), g - accelerația gravitațională.

Adică, forța de frecare este proporțională cu forța de presare un corp la altul, iar coeficientul de frecare. În cel mai simplu caz, această forță - greutatea și este forța de gravitație, care este produsul de greutate corporală pe accelerația gravitațională. Apoi, forța de frecare statică este proporțională cu coeficientul de frecare, greutatea corporală și accelerația gravitațională.

Forța de frecare statică - este aceeași forță adezivă

Vehicul în mișcare prin forța de frecare statică în contact a pneului cu drumul, și nu forța de frecare de rulare, așa cum se crede uneori. forța de frecare de rulare - o consecință a deformare a anvelopei. Acesta inhibă mișcarea contrară a mașinii. A se sprijină pata de contact anvelope sunt relativ scumpe, în cazul de rulare a anvelopei. Desigur, în timpul petei de contact de rulare a benzii de rulare întotdeauna elemente sunt prezente, în raport alunecarea la drum, dar în cazul mișcării rectilinii uniforme a mașinii într-o primă aproximare, poate fi neglijată și forța de frecare considerată de frecare statică, altfel se numește aderența pneului de putere, iar coeficientul repaus frecare - coeficientul de ambreiaj. În timpul frânării o mare parte a elementelor benzii de rulare poate aluneca de-a lungul carosabilului. În acest caz, rotirea roții (și, prin urmare, vehiculul) a inhibat alunecarea forței de frecare. Trebuie remarcat faptul că, în general, forța de frecare este mai mică decât forța de frecare statică.

transferul de greutate între anvelope și prindere

Considerăm acum că există în formula Amonton-Coulomb. Accelerația gravitațională este constantă, discuția despre regula. Masa ca întreg este, de asemenea, constantă. Desigur, greutatea vehiculului este distribuită între șinele 4, iar la schimbarea vitezei și / sau calea de deplasare a distribuției greutății poate varia considerabil: unele pneu descărcate, iar unele încărcate în continuare.

În plus, transferul de greutate afecteaza obiceiurile de conducere. Cu conducere atentă, șoferul evită viraje ascuțite, evoluții, accelerare și frânare (de exemplu, cea mai mică pedala de frână este apăsată sau ceva, la un unghi mai mic rotește volanul), maximul anvelope stoc de tracțiune, și anume anvelopele sunt „în măsura în care este posibil“ din tranziția în o stare de alunecare completă și, ca urmare, de conducere în condiții de siguranță posibil. În al doilea rând, aceeași mișcare a pedalelor sau a volanului se poate face în diferite moduri: rapid, ascuțite sau în creștere progresiv. Sharp apăsarea unei pedale sau rotire a roții va avea ca rezultat un transfer corespunzător de greutate bruscă de la un autobuz la altul, și este plină de eșecuri lor în alunecare și este similar cu calea de mișcare. același efect asupra treptată controalele duce la o redistribuire la fel de buna de greutate, ceea ce permite anvelopele să se agațe de drum fără să alunece și riscul de pierdere a controlului sau a stabilității vehiculului. A se vedea acest lucru în practică, vă puteți kontravariynoy cursuri de formare conducător auto, cum ar fi exercițiul fizic „obstacole de ocolire de urgență.“

1. Dacă doriți să conduceți pe drumurile publice este în siguranță, precum și pentru pista de curse rapid, muta comenzile (volan, pedale de gaz și de frână) lin și treptat.

Acum să vorbim despre asta în pneul în sine afectează aderența acestuia.

Coeficientul de aderență la cauciucurile

Rămâne ultima opțiune în formula fricțiunii forță Amontons-Coulomb - coeficientul de frecare μ, care depinde în primul rând de natura suprafețele de contact. Cel mai semnificativ exemplu - cauciuc aderenta cu asfaltul este mult mai bună decât aceeași cauciuc cu zăpadă și gheață, în special, în ciuda diferitelor mecanisme de frecare dintre pneu și cele trei acoperiri. Și când același coeficient de frecare suprafața drumului va depinde de compoziția deja de cauciuc și design al benzii de rulare. De exemplu, o masina cu pneuri de zăpadă este mult mai bine exploatație drum alunecos decât în ​​timpul verii. Iar diferența principală dintre anvelopele de vară și de iarnă - este un alt compus de cauciuc și al benzii de rulare.

Și dacă v-ați uitat vreodată la televizor Formula 1, trebuie să fi auzit despre diferitele tipuri de anvelope și diferite formulări: „compoziție supersoft compoziție moale, partea grea“ Aceasta este ceea ce are o influență esențială asupra coeficientului de frecare, chiar și în Formula 1.

Deci, ce, toată lumea? Nimic nu mai este afectat? Și că, coeficientul de frecare este constantă? Influențe, și doar pentru că coeficientul de frecare nu este constantă și depinde de mai mulți factori. Dar mai întâi, eu vorbesc despre proverbiala pătrat patch-uri de contact.

Are zona spot afectează contactul pe mânerul anvelopa?

Doar în cazul în care, permiteți-mi să vă reamintesc că această zonă de contact. La contactul cu o suprafață de drum plat deformează anvelopa ALL, Cmin și devine plat în zona de contact. Această zonă se numește și de contact la fața locului. A lua legatura cu plasture are o suprafață de aproximativ egală cu dimensiunea unui palmier. Orășenii de multe ori cred că cea mai mare zona de contact, cu atât mai bine anvelope de prindere. Și mulți oameni cred că este mai largă anvelopa, cu atât mai mare zona de puncte de contact. Și, prin urmare, cred că este mai largă anvelopa, cu atât mai bine aderența. Aici voi explica toate astea, în ordine.

După cum se vede din Formula Amontons-Coulomb, zona de contact a locului nu este inclusă în forța de frecare. De ce? La urma urmei, s-ar părea, cu atât mai mare zona, cu atât mai mult a anvelopei este implicat în misiunea, și cu atât mai mare forța de frecare. Pe de o parte - și, pe de altă parte - mai mare decât zona de contact, cu atât mai mic presiunea anvelopei pe drum. Bash bash merge mai departe, iar zona nu are nici un rol. Acum, pentru a explica același lucru în limbajul fizicii.

Pentru a face mai clar, în cazul în care aceeași zonă a luat poate (1) rescrise Amontons-Coulomb formulă, cu zona de contact și pentru a reflecta influența asupra presiunii la fața locului. Simplu: corpul de presiune pe suport sau, în cazul nostru, este egală cu greutatea corporală de anvelope de asfalt (anvelope), împărțit la zona de contact:

unde P - presiunea pneului pe drum, N = mg - toate din aceeași greutate a anvelopei.

Apoi, aici vă puteți exprima prin presiunea în greutate

Acum, dacă înlocuim această formulă în dreptul Amonton-Coulomb, obținem:

Sau, ca să-l pună în termeni umani, puterea de tracțiune anvelope proporțională cu presiunea ambreiajului a anvelopei și zona de contact rutier. Aceasta este exact ceea ce are cea mai mare de oameni de tracțiune. Dar aici cheia problemei - că presiunea depinde de zona de contact și invers proporțională cu acesta. Acest lucru ne spune cu formula (2). Substituind expresia presiunii, obținem:

Apoi zona, am redus cu succes și să vină la legea Amonton-Coulomb (1) și puterea de aderență, care este independentă de zona de contact.

Efectul asupra coeficientului de cuplare aderență

În ceea ce privește conducerea pe speedway în sport și anvelope de curse, există efectul de aderență a pneurilor la suprafața de cale poate fi mai vizibilă. Acest lucru se datorează parțial compoziției specifice a cauciucului benzii de rulare și în parte - este mai mare temperatura la care anvelopele sunt încălzite în timpul curse plimbare. Acest efect se explică de ce coeficientul de anvelope de curse de adeziune poate fi mult mai mare decât 1 (anvelopele în Formula 1 - aproximativ 1,8).

Și asta e modul în care acest factor de cuplare care afectează practica:

Influența asupra apasare aerodinamica de tracțiune

A nu se confunda efectul aderența pneurilor la suprafața pistei cu efect de apasare aerodinamica, datorită cărora piloții de Formula 1 la frânare, accelerare și virajele pot experimenta congestie, de mai multe ori mai mare decât accelerația gravitațională. Și mașinile, respectiv, au mai multe ori mai dinamică de frânare și viraje de viteză decât mașinile normale de drum. Aceasta este, la rândul său, valoarea accelerației laterale a 4g (unde g - accelerația gravitațională) mingi de foc nu se dezvolta prin aderarea pneului și coeficientul de frecare presupuși de 4 ori mai mare decât anvelopele de drum, și datorită unei forțe de strângere mare, care este creat de aripa la de mare viteză, și este de câteva ori mai mare decât forța de gravitație al cabinei.

Creșterea petei de contact - anvelope flat

Din practica, zona de contact poate fi mărită prin reducerea presiunii în pneuri. În cazul în care autobuzul trage la 1 atmosferă, la o rată de 2 jumătate de atmosferă este o presiune minimă și dublu zona de contact. Deci, caracteristicile de conducere ale mașinii pentru a îmbunătăți în 2 ori? Bineînțeles că nu, și, în plus, ele se vor deteriora. Deși ... distanța de oprire scade, dar din cauza zonei de contact a crescut, și datorită forței de frecare a crescut ca urmare a unei anvelope de rulare mai moale și mai mare deformare. Și accelerația nu va primi mai bine și va primi doar mai rău - toate datorită acelorași forțe de frecare de rostogolire. Ei bine, și în colțuri ... masina se va comporta ca și în cazul în care conducătorul auto este beat, în general, nu fac acest lucru - să păstreze o anvelopă fără a fi necesară, precum și de modul în care, cu privire la necesitatea de a ...

Creșterea în zona de contact din cauza anvelopei dezumflare poate ajuta într-adevăr, dacă aveți nevoie pentru a conduce prin intermediul unor locuri libere, schimbătoare. Datorită zonei de contact mai mare cu suprafața pneurilor va scădea presiunea pe suprafață, și, prin urmare, riscul de cădere sau de prins.

Creșterea lățimea anvelopei de 10 ori și de a salva lumea de la un accident?

Vizavi de exemplu, anvelope pentru motociclete înguste nu face mai lent decât mașina, și, în plus, este mult mai rapid decât ea. Mai repede aceasta din alte motive, dar o lățime mult mai mică a impactului negativ al anvelopei nu are exact.

Și o altă idee - să mărească lățimea de autobuz de 10 și, astfel, crește factorul de cuplare de 10, și o dată pentru totdeauna rezolva toate problemele de conducere de iarnă, dar masina va rămâne, în general, pe trotuar, înrădăcinate la fața locului! Și toată lumea va fi dor întotdeauna distanța de frânare! Ceea ce nu-mi place această idee? Asta-i drept, dacă ar fi fost așa de ușor, ar fi făcut deja ...

crește suprafața zonei de contact cu => creșterea numărului de elemente de autobuz implicate în angajament, și, în același timp, reduce presiunea în anvelope pe drum => două efecte compensează reciproc în mod egal => aderența anvelopelor nu este schimbat

Este lățimea anvelopei afectează zona de contact cu solul?

Mai mult decât atât, creșterea lățimea anvelopei, cel puțin 10 de ori, noi nu mări suprafața de contact, dar schimba doar forma. Până când m-ai copleșit cu roșii stricate după această frază, voi încerca să aibă timp să-l dovedească :)))

Să ne amintim că o astfel de presiune - este forța (în cazul nostru - forța gravitațională, forța de strângere), per unitate de suprafață. Acest lucru ne spune cu formula (2), duplica:

unde m - greutatea corporală (și pneurile vehiculului care pot fi atribuite la bus) și S - suprafața corpurilor de contact, adică, în acest caz, zona de contact pata.

Din acest punct zona de contact este

Aceasta este, zona de contact a pneului cu drumul cu atât mai mult, cu atât mai mare greutatea mașinii, care se încadrează în autobuz, și mai rău este umflat. Și, desigur, în zona efectului și rigiditatea pereți laterali ai anvelopelor. Peretele lateral mai acerba, anvelopa mai puțin deformată și presiunea aerului din anvelope scade mai puțin deformată în acesta. Un bun exemplu - anvelopele moderne cu pereti laterali ranforsate Run Flat, care, chiar și atunci când este complet dezumflat poate scadea de pe masina la destinație, nu într-adevăr gri. Din lățimea zonei de contact a pneului la aceeași presiune și aceeași independent de sarcină (la o primă aproximare).

Lățimea anvelopei afectează forma de contact de patch-uri

Excelent! Și în cazul în care lățimea anvelopei este plecat. Foarte simplu, și aici, din nou, funcționează principiul „Bash la Bash.“ de contact Spot - o consecință a deformării anvelopei, care la rândul său provine din forța aplicată de mai sus, adică gravitația anvelopei cily în sine și vehicul. Lărgirea anvelopei, cu atât mai mare zona de contact, se pare, este de a crește suprafața de pata. Pe de altă parte, în sens mai larg autobuz, presiunea pe care o exercită mai puțin pe drum și mai puțin deformat. Ca rezultat, prin creșterea lățimii unei anvelope avem aceeași zonă de contact, dar mai alungite în lățime și înguste forma.

205/55 R16 cu o suprafata de imprimare de 173 * 143 mm = 247.39 cm2

225/45 R17 cu o suprafata de imprimare de 185 * 134 mm = 247.90 cm2

După cum vom vedea, anvelopele slick mai largi alungite și mai îngustă decât cea a pneurilor mai înguste. În acest caz, în centimetri pătrați zona de contact este aproape la fel.

Adică, chiar și la aceeași presiune la patch-uri la nivel de contact a pneului este mai mare decât în ​​zona îngustă. Dar cum? În acest exemplu, câteva zecimi de procent, dar, în general - un maximum de câteva procente. Teoretic, putem pune pe masina în locul secțiunii anvelopei lățime 195 mm Anvelope cu un profil de, să zicem, 245 mm. Dar, în practică, este inacceptabil pentru cerințele constructorului. În orice caz, după cum am scris mai sus, zona de contact nu afectează în mod direct adeziunea, astfel încât nici una dintre aceste fracțiuni de procent sau mai mare creștere a zonei (de exemplu, prin reducerea presiunii în anvelope) vreme, nu vom.

creșterea lățimii anvelopei => creșterea lățimii zonei de contact și în același timp scad presiunea anvelopei pe șosea și deformarea anvelopei în zona de contact => reduce lungimea zonei de contact => modificări formează punctul de contact, dar nu schimbă suprafața totală (variază ușor)

Și pentru a crește suprafața de contact poate reduce fie presiunea aerului din pneu, sau prin creșterea sarcinii pe partea de sus de autobuz.

Forța de aderență a pneurilor. rezultate

Astfel, lățimea anvelopei nu afectează în mod direct aderența din două motive:

a) zona de contact nu afectează aderența

b) Lățimea anvelopei nu afectează zona de contact

Aș spune, forța de frecare are o „dublă protecție“ din lățimea anvelopei :)))

Cu toate acestea, lățimea anvelopei este încă afectează în mod indirect adeziunea, și independența zonei de contact a lățimii nu împiedică acest efect. Toate acestea - de mai jos.

Ca rezultat, aderența anvelopelor depinde de:

1) Greutatea care se încadrează în autobuz, pe distribuția greutății mașinii și transferul de greutate dinamic, și, prin urmare, cu privire la proiectarea de caracteristicile sale - centrul de gravitate inaltime, ampatament, pista, suspensie, rigiditate a corpului. O discuție despre aceste momente - un subiect dincolo de domeniul de aplicare al acestei serii.

2) coeficientul de frecare (frecare statică). Și el, la rândul său, o mulțime de care depinde, dar nu din zona de contact de patch-uri! Aici sunt parametrii care influențează coeficientul de frecare anvelope pe drum, că știu de un curs universitar de fizica, a literaturii și a experienței conducătorului auto și instructor: