Fizika · Mexanika · 7-sinf

Avtomobil tormozlanishi

Nega ho‘l yo‘lda tezlikni kamaytirish shart?

Vaziyat

Siz shahar ko‘chasida ketyapsiz. To‘satdan oldinda piyodalar o‘tish joyiga manekin chiqadi. Haydovchi xavfni ko‘rib, tormozni bosguncha ham mashina yo‘lda davom etadi. Yo‘l qoplamasi, tezlik va e’tibor — qaysi biri hayotni saqlab qoladi?

Mavzu

Ishqalanish kuchi. Avtomobil tormozlanishi: quruq, ho‘l va muzli yo‘l

Asosiy tushunchalar

Ishqalanish kuchi
Nyutonning II qonuni
Tekis sekinlanuvchan harakat

Formulalar

s_{r} = v_{0} t_{r}

Reaksiya yo‘li: haydovchi tormozni bosguncha mashina $v_{0}$ tezlik bilan tekis harakatlanadi.

F_{i s h} = μ m g \Rightarrow a = \frac{F_{i s h}}{m} = μ g

Nyutonning II qonuni: sekinlanish massaga bog‘liq emas.

s_{t} = \frac{v_{0}^{2}}{2 μ g}, S = v_{0} t_{r} + \frac{v_{0}^{2}}{2 μ g}

Tormoz yo‘li tezlik kvadratiga proporsional; $S$ — to‘liq to‘xtash yo‘li.

v_{z} = \sqrt{v_{0}^{2} - 2 μ g (D - s_{r})}

Mashina $D$ masofada to‘xtay olmasa — zarba tezligi.

F_{t} \leq μ_{0} N, F_{s} = μ N, F_{d} = μ_{d} N, μ_{d} ≪ μ < μ_{0}

Tinchlikdagi, sirpanish va dumalash ishqalanishi. Laboratoriyada tekis tortishda $μ = F / N$ .

Nazariya

Ikki bosqich

To‘xtash ikki qismdan iborat. Reaksiya vaqtida ( $t_{r}$ ) haydovchi xavfni ko‘radi, oyog‘ini tormozga o‘tkazadi — mashina hali sekinlashmaydi. Keyin tormozlanish: g‘ildirak va yo‘l orasidagi ishqalanish kuchi mashinani to‘xtatadi.

Nega massa ahamiyatsiz?

Og‘ir mashinada ishqalanish kuchi ham katta: $F = μ m g$ . Lekin uni harakatdan to‘xtatish ham shuncha qiyin: $a = F / m = μ g$ . Natijada ideal holatda yengil va og‘ir mashina bir xil masofada to‘xtaydi. Hayotda yuk mashinalari uzoqroq to‘xtaydi — tormozlari qiziydi va shinalari boshqacha.

Tezlik kvadrati

Tormoz yo‘li $v_{0}^{2}$ ga proporsional: tezlik 2 marta oshsa, tormoz yo‘li 4 marta uzayadi. 60 km/soatdan 90 km/soatga o‘tish tormoz yo‘lini 2,25 marta oshiradi.

ABS nima qiladi?

Qulflangan g‘ildirak yo‘lda sirpanadi va sirpanish ishqalanishi ishlaydi. ABS g‘ildirakni qulflanishdan saqlab, shinani sirpanish chegarasida ushlab turadi — tinchlikdagi ishqalanish koeffitsienti kattaroq, mashina boshqaruvi ham saqlanadi.

Ishqalanish turlari: laboratoriya ishi

Ishqalanish sirtlarning g‘adir-budirligi va tegib turgan joylardagi molekulalarning o‘zaro tortishishi tufayli paydo bo‘ladi. Tinchlikdagi ishqalanish tortuvchi kuchga teng va unga qarama-qarshi yo‘nalgan: «Ishqalanishni o‘lchash» rejimida dinamometr ko‘rsatishi o‘sib boradi, chana esa joyida turadi. Kuch $μ_{0} N$ ga yetganda chana qo‘zg‘aladi va sirpanish ishqalanishi $μ N$ ishlaydi — $F (t)$ grafigidagi cho‘qqi va tekis qism. Tekis tortishda $F_{d i n} = F_{i s h}$ , demak $μ = F / N$ ; chanaga disklar qo‘yib $N$ ni o‘zgartirsangiz, $F (N)$ — koordinata boshidan o‘tuvchi to‘g‘ri chiziq. $μ$ sirtlarning materiali va g‘adir-budirligiga bog‘liq, tegish yuzasiga deyarli bog‘liq emas. G‘ildirak dumalaganda $μ_{d} \approx 0,01$ – $0,02$ — sirpanishnikidan o‘nlab marta kichik: g‘ildirak va podshipnik shuning uchun kerak. Texnikada ishqalanish ham do‘st (tormoz, shina protektori, qishda yo‘lga sepilgan qum), ham dushman (yeyilish, qizish). Suyuqlikdagi qovushqoq ishqalanish tezlikka bog‘liq — «Qovushqoqlik va oqim» tajribasida.

Nyuton qonunlari yo‘lda

Dinamikaning asosiy vazifasi — jismga ta’sir qiluvchi kuchlarni bilib, uning harakatini topish (yoki harakatdan kuchni). Bu yerda ishqalanish kuchidan $a = μ g$ , undan tormoz yo‘li topiladi. Mashinaga bir nechta kuch ta’sir qiladi: og‘irlik kuchi $m g$ , yo‘lning tayanch reaksiyasi $N$ (tik yo‘nalishda $N = m g$ ), ishqalanish va havo qarshiligi. I qonun (inersiya): reaksiya vaqtida haydovchi tezlikni ushlab turadi — natijaviy kuch nol, mashina tekis harakatlanadi. Yer bilan bog‘langan sanoq tizimi taxminan inersial; tormozlanayotgan mashina esa noinersial: kamarsiz yo‘lovchi inersiya bo‘yicha oldinga harakatini davom ettiradi, mashina ichida unga oldinga yo‘nalgan $- m \vec{a}$ inersiya kuchi ta’sir qilganday tuyuladi. II qonun: $a = F / m$ ; yo‘lovchilar o‘tirsa, massalar qo‘shiladi (massa additiv), lekin $a = μ g$ o‘zgarmaydi. III qonun: shina yo‘lni oldinga, yo‘l shinani orqaga bir xil kuch bilan itaradi; chana dinamometrni qancha kuch bilan tortsa, dinamometr ham chanani shuncha kuch bilan tortadi.

Bilasizmi?

50 km/soat tezlikdagi zarba $h = v^{2} / 2 g \approx 9,8$ m balandlikdan yiqilish bilan teng — taxminan uch qavatli uyning tomidan.
Ho‘l asfaltda ishqalanish koeffitsienti quruqdagidan 1,5–2 marta kichik, muzda esa 10 marta kichik bo‘lishi mumkin.

Tajribada nima bor

Tajriba hayotiy vaziyatdan boshlanadi: natijani taxmin qilasiz, boshqaruvlarni o‘zgartirib tajriba o‘tkazasiz va xulosa chiqarasiz. Ichida topshiriqlar, nazariya, test va ekskursiya bor — kamera o‘zi harakatlanib, eng muhim joylarni tushuntiradi.

Shu bo‘limdagi boshqa tajribalar

Fizik kattaliklar va o‘lchash — 7-sinf
Metro: bekatdan bekatgacha — 7-sinf
Massa va zichlik — 7-sinf
Qattiq jism bosimi — 7-sinf
Atmosfera bosimi — 7-sinf
Nyuton qonunlari — 7-sinf
Amerika tepaligi — 7-sinf
Fizika tarixi: Beruniy, Ulug‘bek — 7-sinf
Vektorlar va harakat nisbiyligi — 7-sinf
Aylanma harakat: velosiped — 7-sinf