Завиване с кола или мотоциклет

Ъглов ъгъл

Ако карате колата, мотоциклета или велосипеда си в завой, необходимата крива ще е необходима центробежна сила през триене прилага се между гумата и земята. Следователно максималната скорост или минималният радиус, които могат да бъдат задвижвани, са ограничени от триенето.

При завиване центростремителната сила се прилага чрез триене

Докато автомобилът не се плъзга, т.е. гумите се придържат към пътя, той работи Статична сила на триене FHaft. Това действа като a центробежна сила.

Статичната сила на триене е равна на центростремителната сила:

Статичната сила на триене и следователно максималната центростремителна сила е

Тук е Коефициент на статично триене и Сила на тежестта.

Коефициентът на статично триене зависи от двата фрикционни партньора (в случая: гуми и път).

Колкото по-добра е адхезията, толкова по-голям е коефициентът на статично триене. Коефициентът на статично триене може да има максимална стойност "1".

Това означава: Статичната сила на триене може да бъде колкото теглото.

Коефициентът на статично триене зависи от естеството на почвата.

За примерната гума - път се прилагат следните стойности:

Статични коефициенти на триене за различни почвени условия

Гуми на сух асфалт	= 1,0 (оптимална стойност)
Гуми на мокър асфалт	= 0,8
Гуми по заледен път	= 0,2

Ако карате твърде бързо в крива, статичната сила на триене не е достатъчна, за да генерира необходимата центростремителна сила. Превозното средство започва да се плъзга и (по-малката) сила на триене при плъзгане действа. След това превозното средство продължава да се плъзга тангенциално към дъгата, докато скоростта е толкова ниска, че гумите отново да се захванат.

Изчисляване на максималната скорост в крива

Колко бързо превозното средство може да се движи през крива зависи от статичната сила на триене и по този начин от естеството на земята, както и радиуса на кривата.

Примерна задача

Колко бързо може една кола да направи крива с радиус r = 50m Карайте възможно най-много по сухи, мокри или заледени пътища, без да се подхлъзвате?

Условието е (виж по-горе):

Центростремителната сила може да бъде толкова голяма, колкото и статичната сила на триене.

Прилага се следното:

Сега вмъкваме формулите за двете сили:

От двете страни сега има маса, която може да бъде съкратена:

Масата на превозното средство няма значение при каква скорост може да се движи крива!

Преоформен след v накрая резултати за скоростта на пътя

За горното Коефициентите на статично триене водят до следните стойности за максималните скорости:

Сух път:

Мокър път:

Леден път:

Завиване с мотоциклета

При завиване с мотоциклет или велосипед водачът навежда автомобила към вътрешната страна на завоя. Причината за това е следната:

Мотоциклетът се нуждае от сила, насочена към вътрешността на кривата (центростремителната сила).

За да остане мотоциклетът в равновесие и да не падне, контактното налягане (силата, с която мотоциклетът е притиснат към пътя) трябва да преминава през центъра на тежестта на мотоциклета. Това се постига чрез наклона:

На лявата снимка центърът на тежестта е избран за точка на прилагане на силите, на дясната картина са показани силите, които действат върху мотоциклета от пътя.

Силата на земното налягане (силата, която действа диагонално нагоре върху мотоциклета от пътя) е векторната сума на центростремителната сила и противодействието на силата на тежестта .

Прилага се следното:

За да може силата на земното налягане да премине през центъра на тежестта на мотоциклета (само тогава мотоциклетът е стабилен), Ъгъл на наклона (Ъгъл между вертикалата и силата на земното налягане) се прилага:

С и резултати за ъгъла на наклон:

По принцип следното се отнася и за мотоциклет:

Компонентът на силата на земното налягане, който е успореден на земята и съответства на центростремителната сила, се прилага от статичното триене. Центростремителната сила не може да бъде по-голяма от максималната сила на статично триене.

Максимален ъгъл на наклон при завиване на мотоциклета

За максимален ъгъл на наклон или за ъгъла на наклона при максимално възможната скорост се прилага vmax

и по този начин

Тъй като коефициентът съответства на коефициента на статично триене (виж по-горе), следва, че коефициентът на статично триене и са равни.

Следното се отнася за максималния ъгъл на наклон:

Максималният възможен коефициент на статично триене има стойността - в този случай статичната сила на триене е точно толкова голяма, колкото теглото.

Анотация: В някои източници се намира твърдението, че коефициентът на статично триене също може да бъде значително по-голям от 1. Ефектите, от които произтичат такива стойности, не се основават изключително на триенето. Допълнителна информация можете да намерите по-долу *.

За максимален ъгъл на наклон с оптимално сцепление се прилага следното

и по този начин

Следователно максималният ъгъл на наклон зависи от коефициента на статично триене и може да бъде максимум 45 °, стига никакви други ефекти да не водят до повишено сцепление. *

Максимална скорост

Ако изчислите максимална скорост, с която може просто да се премине крива се получава чрез пренареждане на уравнението

(така.)

за максимална скорост

С горното Връзка между ъгъла на наклон и коефициента на статично триене

най-накрая получавате същата формула, която изведохме по-рано за колата, а именно

* Коефициент на статично триене, по-голям от 1?

Ако погледнете мотоциклетните състезания, можете да видите, че мотоциклетите понякога се движат с екстремни наклони на завоя. Ъглите на наклон са значително по-големи от 45 °. От чисто аритметична гледна точка, представените тук формули ще доведат до статични коефициенти на триене, които са доста над 1.

В допълнение към триенето обаче има и други ефекти, които водят до по-добро сцепление:

Гумите на мотоциклетите при такива състезания са много меки и (ако температурата е достатъчно висока) на практика затварят неравностите по пътя. Човек говори за "микрозъби".

Освен това се появяват и сили на сцепление. Адхезията е привличането на молекули между материалите, когато те се доближат много близо. Поради тази причина лепилото се залепва върху гладки повърхности. Това обаче няма нищо общо с това, което се разбира под „триене“ във физиката.

Резултатът от всички фактори, които играят роля при сцеплението на гумите на пътя, често се нарича „сцепление“. Това обаче не е физически термин.

Можете да намерите обширна дискусия по тази тема на адрес