Свирање со автомобил или мотор
Свирање
Ако се свртите во вашиот автомобил, мотор или велосипед, неопходната кривина е неопходна центрипетална сила преку триење се нанесува помеѓу гумата и земјата. Максималната брзина или минималниот радиус што може да се помине е ограничен од триењето.
При свиоци, центрипеталната сила се применува со триење
Сè додека возилото не се лизне, т.е. гумите се лепат на патот, тоа работи Сила на статичко триење FHaft. Ова делува како центрипетална сила.
Силата на статичко триење е еднаква на центрипеталната сила:
Статичката сила на триење, а со тоа и максималната центрипетална сила е
Еве го Коефициент на статичко триење и Тежина на тежината.
Коефициентот на статичко триење зависи од двајцата партнери на триење (во овој случај: гуми и пат).
Колку е подобра адхезијата, толку е поголем коефициентот на статичко триење. Коефициентот на статичко триење може да има максимална вредност „1“.
Тоа значи: Силата на статичко триење може да биде голема како и тежината.
Коефициентот на статичко триење зависи од природата на тлото.
За пример гума - пат се применуваат следниве вредности:
Коефициенти на статичко триење за различни услови на почвата
| Гуми на сув асфалт | = 1,0 (оптимална вредност) |
| Гуми на влажен асфалт | = 0,8 |
| Гуми на замрзнат пат | = 0,2 |
Ако возите премногу брзо во кривината, силата на статичко триење не е доволна за да се создаде потребната центрипетална сила. Возилото започнува да се лизга и дејствува (помалата) лизгачка сила на триење. Возилото потоа се лизга тангентно кон лакот на кругот се додека брзината не биде толку мала што гумите повторно зафаќаат.
Пресметка на максималната брзина во кривината
Колку брзо возилото може да вози низ кривината, зависи од статичката сила на триење, а со тоа и од природата на земјата, како и од радиусот на кривината.
Примерна задача
Колку брзо автомобилот може да направи свиок со радиус r = 50m Возете колку што е можно по суви, влажни или ледени коловози без да се лизнете?
Состојбата е (види погоре):
Центрипеталната сила може да биде голема колку и силата на статичното триење.
Следното се применува:
Сега ги вметнуваме формулите за двете сили:
Со
Од двете страни сега има маса што може да се скрати:
Масата на возилото не е важна со каква брзина може да се вози кривина!
Преобликуван после v конечно резултира за брзината на патеката
За горенаведените коефициенти на статичко триење, следниве вредности резултираат за максимални брзини:
Сув пат:
Влажен пат:
Леден пат:
Агол со мотор
При свиоци со мотор или велосипед, возачот го потпира возилото кон внатрешноста на кривината. Причината за ова е како што следува:
На мотоциклот му е потребна сила насочена кон внатрешноста на кривината (центрипеталната сила).
Така што мотоциклот останува во рамнотежа и не паѓа, контактниот притисок (силата со која моторот е притиснат на патот) мора да помине низ тежиштето на мотоциклот. Ова се постигнува со наклон:
На левата слика е избран тежиштето како точка на примена на силите, на десната слика се прикажани силите што дејствуваат на мотоциклот од патот.
Земјината сила на притисок (силата што дејствува дијагонално нагоре на мотоциклот од патот) е векторска сума на центрипеталната сила и контра-сила на тежината на тежината .
Следното се применува:
За да може силата на подземниот притисок да помине низ тежиштето на мотоциклот (само тогаш моторот е стабилен), Агол на наклон (Агол помеѓу вертикалата и силата на притисокот на земјата) се применува:
Со и резултати за аголот на наклон:
Во принцип, следново се однесува и на мотоциклите:
Компонентата на силата на подземниот притисок, која е паралелна со земјата и одговара на центрипеталната сила, се применува со статичко триење. Центрипеталната сила не може да биде поголема од максималната сила на статичко триење.
Максимален агол на наклон при свиоци на мотоцикл
За максимален агол на наклон или за аголот на наклон при максимална можна брзина се применува vmax
и на тој начин
Бидејќи количникот одговара на коефициентот на статичко триење (види погоре), следува дека коефициентот на статичко триење и се еднакви.
Следното се однесува на максималниот агол на наклон:
Максималниот можен коефициент на статичко триење има вредност - во овој случај силата на статичко триење е исто толку голема колку и тежината.
Анотација: Во некои извори се наоѓа тврдењето дека коефициентот на статичко триење може да биде и значително поголем од 1. Ефектите од кои произлегуваат ваквите вредности не се базираат исклучиво на триење. Дополнителни информации може да најдете подолу *.
За максимален агол на наклон со оптимално влечење, се применува следново
и на тој начин
.
Максималниот агол на наклон зависи од коефициентот на статичко триење и може да биде максимум 45 °, се додека други ефекти не доведуваат до зголемен зафат. *
Максимална брзина
Ако го пресметате максимална брзина, со која кривата може само да се вози се добива со преуредување на равенката
(така.)
за максимална брзина
Со горенаведената врска помеѓу аголот на наклон и коефициентот на статичко триење
конечно ја добивате истата формула што порано ја добивме за автомобилот, имено
* Коефициент на статичко триење поголем од 1?
Ако погледнете во трки со мотори, можете да видите дека моторите понекогаш возат со екстремни склоности на свиоци. Аглите на наклонот се значително поголеми од 45 °. Од чисто аритметичка гледна точка, формулите презентирани овде би резултирале со коефициенти на статичко триење кои се далеку над 1.
Покрај триењето, постојат и други ефекти што доведуваат до подобар зафат:
Гумите на мотоциклите во вакви трки се многу меки и (ако температурата е доволно висока) практично ги затвораат нерамнините на патот. Некој зборува за „микро-заби“.
Покрај тоа, исто така, се јавуваат сили на адхезија. Адхезијата е привлечност на молекулите помеѓу материјалите кога ќе се приближат многу близу. Поради оваа причина, филм за храна се лепи на мазни површини. Сепак, ова нема никаква врска со она што се разбира со „триење“ во физиката.
Резултатот од сите фактори кои играат улога во зафатот на гумите на патот често се нарекува „зафат“. Сепак, ова не е физички термин.
Можете да најдете обемна дискусија на оваа тема на