Резкий старт с места | Хитрости Жизни

Содержание

Сегодня краткая статья о целесообразности пробуксовки при старте. Сразу оговорюсь, что при езде в городе буксовать не стоит, ведь это изнашивает покрышки, пугает детишек, докучает по ночам жителям, привлекает внимание ДПС и так далее.

Совсем другое дело — показать лучшее время на разгоне. Рассмотрим 0-402 или просто старт спринта с места.

Сухой асфальт — стоит буксовать, желательно не очень интенсивно. Причин две. Во-первых, на маломощном моторе с моноприводом (до 150л.с. на переднем приводе, до 220л.с. на заднем) на низких оборотах не хватит тяги, мощность появляется только после 4000 обмин. или около того, а это соответствует скорости хотя-бы в 25-30кмч. Следовательно, чтобы не ждать пока эта скорость появится и когда двигатель сможет тянуть автомобиль во всю силу, следует давать букосвать колесам с этой скоростью. Как? Быстро, но не слишком резко отпуская сцепление при повышенных оборотах двигателя (4500-5500). Не следует сразу давить газ в пол на мощном моторе, избыточная пробуксовка ухудшает разгон.
Турбовый полный привод лучше всего едет именно со стартом с пробуксовкой, так как без неё мотор сваливается в безнаддувную яму. Но обратная сторона медали здесь — порванные привода, диффы, коробки и бог знает что. Чем более цепкая резина — тем выше вероятность закончить гонку на старте.
Вторая причина буксовать на асфальте — прогрев резины. Там тоже куча тонкостей, но о них в автоспортивном курсе.
Кстати, владельцы АКПП тоже могут получить преимущество на старте, если будут трогаться в две педали. Кратковременный подъем мощности для коробки не вреден. Для робота — вреден, горит сцепление. VAG и вовсе отрубает газ при нажатом тормозе.
И способ для настоящих индейцев — раскрутить мотор в N, после чего перевести селектор в D. Сам лично видел как это даёт несколько десятых на квотере, и что удивительно — старый легаси даже не развалился от таких приколов! Правда большинство свежих машин, опять же, имеют «защиту от дурака» и передачу они не включат пока обороты не упадут до безопасных (например мой бедненький лексус).

Сырой асфальт — минимальная пробуксовка. Так как сцепление на нем хуже, то и мощность нужна меньше, поэтому старт с более низких оборотов (2-3тыс.обмин), не забываем о плавности работы сцеплением.

Лед на дорожной резине — никаких пробуксовок, особенно важен первый оборот колеса. Физика трения по льду коренным образом отличается от таковой на асфальте, поэтому троганье внатяг будет самым эффективным. Как только колеса начинают проворачиваться необходимо немедленно приотпустить газ и нажать снова, вылавливая грань сцепления колес. Многократно проверено на льдах всех окрестных зимних гонок.

Рыхлый снеггрунт — опять же коренным образом отличается от асфальта и льда. Нужна небольшая, либо средней интенсивности пробуксовка. Слишком быстрое вращение колес будет закапывать автомобиль вниз.

И еще совет, особенно касается любителей Старопышминска, где все на замерах постоянно откатыватся перед стартом за светофор. При старте в горку, чтобы избежать откатывания автомобиля, можно использовать… что бы вы думали?

Молодцы! Ручник! Но умеют это почему-то только раллисты, некоторые любители спринтов и выпускники автошкол. Почему — мне непонятно, вроде бы на эстакаде учат всех. Также ручник поможет слегка поджигая сцепление заставить дуть турбину, если нет Launch Control что актуально для того же дрэга, хотя и этот момент несколько спорный.

А теперь пара вопросов — интересны ли вам такие статьи? Если да то по каким темам? Ну и вообще жду вашей реакции в комментариях ниже.

В самом начале водительской практики многие автомобилисты сталкиваются с проблемой неправильного старта движения. Трогаться легко и гарантированно без вреда для агрегатов машины можно лишь на автоматической коробке передач, да и здесь существуют свои нюансы. Если речь идет о механике, вопрос с началом движения вызывает трудности не только в автошколе, но и в реальной практике.

Зачастую именно этого момента опасаются люди, сдающие практическую часть экзамена ПДД. Неправильно тронуться с места — значительно испортить мнение принимающего экзамен полицейского о своих навыках. Давайте разберемся, как правильно трогаться на механике и не навредить агрегатам машины.

Сцепление — главная проблема водителя на машине с МКПП

Механическая коробка передач требует самостоятельного управления сцеплением. Для этого присутствует специальная педаль, которая отвечает за сведение и разъем дисков, обеспечивающих совместную работу коробки передач и двигателя. Фактически, отпуская педаль сцепления, мы позволяем крутящему моменту от работы силового агрегата дойти до колес автомобиля. Именно в этой части возникает больше всего вопросов о том, как правильно трогаться на механике.

В тот момент, когда вы отпускаете сцепление с целью тронуться с места, один из дисков этого агрегата крутится. Поэтому нельзя допускать резкого контакта, все действия нужно проводить плавно. Резкое бросание педали сцепления приводит к следующим неприятностям:

• автомобиль начинает дергаться, контролировать его в этот момент невозможно;
• двигатель чаще всего глохнет после нескольких конвульсий;
• происходит заметный износ коробки передач, сцепления и самого двигателя;
• на перекресте такие действия могут вызвать неприятные ситуации.

Именно поэтому многих интересует вопрос, как правильно трогаться на МКПП, чтобы не причинить вреда своему автомобилю и окружающему транспорту. Многие покупатели дорогих иномарок на механике считают, что в зарубежных автомобилях таких симптомов бросания сцепления нет, но эти правила относятся ко всем авто, оборудованным ручной коробкой передач. Конечно, многие автомобили не заглохнут после такого действия, но назвать их поведение нормальных в момент резкого отпускания педали сцепления невозможно.

Эта проблема становится главной причиной мелких ДТП на дорогах больших городов. Несмотря на отсутствие опыта у некоторых водителей, движение в таких городах динамично, здесь не терпят долгих простоев.

Процесс старта поездки с механической коробкой передач

В автошколе все занятия по практике начинаются с описания процесса поездки. Важно с первого раза понять и усвоить алгоритм выполнения переключения передач, последовательность нажатия педалей и прочие параметры.

Процесс старта движения на автомобиле с механикой достаточно просто, но для его выполнения без усилий и труда необходимо немного опыта. В целом, приведение автомобиля в движение выглядит следующим образом:

• водитель должен сесть на сидение, настроить под себя все органы управления и обзора, а также пристегнуться;
• далее необходимо запустить двигатель, разогреть его до рабочих оборотов;
• затем нужно выжать педали сцепления и тормоза, отпустив при этом ручной тормоз;
• включить первую передачу с помощью рычага МКПП;
• отпустить педаль тормоза и начать плавно отпускать педаль сцепления;
• как только вы почувствуете легкий толчок, автомобиль начнет двигаться, нужно немного задержать педаль сцепления в данном положении;
• на некоторых авто (старых карбюраторных) необходимо придать больших оборотов двигателю с помощью педали газа;
• далее можно плавно отпустить педаль сцепления полностью и регулировать обороты педалью газа.

Видео:

При переключении передач задерживать сцепление в зоне его контакта не имеет смысла. Нужно просто плавно выполнять любые манипуляции с этой педалью, не спешить и не нервничать, особенно в начальной стадии своей практики.

Несколько сложнее трогаться, когда автомобиль стоит под уклоном. В данном случае вам придется начать отпускать педаль сцепления, пока тормоз будет выжат. Как только сцепление начнет входить в контакт, нужно быстро переместить ногу с педали тормоза на газ и плавно увеличить обороты. В ином варианты автомобиль откатиться назад и может задеть другие транспортные средства или столкнуться с препятствием.

Подводим итоги

Именно неправильный старт движения на автомобиле часто становится причиной многих неприятностей на дорогах. Для этого сотрудники ГИБДД рекомендуют помечать автомобили, на которых едет водитель без достаточного опыта, специальным обозначением с буквой «У». При возникновении проблем это даст окружающим понять, то за рулем неопытный водитель, что станет причиной более благосклонного отношения к ошибкам.

Учиться трогаться с места на автомобиле с механикой лучше на закрытой для другого транспорта территории. Если вы начнете обучение на оживленной дороге, придется справляться со стрессом и постоянным давлением других водителей, что значительно усложнит процесс получения нужных навыков.

Существует два нюанса управления авто, без которых не обойдется ни один гоночный заезд – старт и окончание движения. Далее Вы поймете как грамотно использовать переключение передач, трогаться с места и останавливаться, продуктивно пользуясь сцеплением с трассой.

Профессиональный старт

Пускайте педаль сцепления одним движением

Вам уже стало ясно какое важное значение играют шины, теперь пора трогаться с места. В ежедневной езде начинать двигаться нужно максимально плавно, но в гонке важна – максимально эффективная передача крутящего момента на колеса, даже когда старт резкий. Главное – передать всю мощь силовой установки на колеса в момент начала движения.

Цель пилота – определить идеальные обороты ДВС, передав их на колеса с помощью трансмиссии. При эксплуатации МКПП (механическая коробка передач) Вы включаете и отключаете трансмиссию выжимая педаль сцепления, но если делать это слишком медленно, Вы потеряете мощность и время. Нажимайте педаль газа глядя на тахометр, а затем одним быстрым движением отпустите сцепление. Учитесь переключаться достигая максимального крутящего момента. Обороты, на которых его можно достичь, отмечены в сервисной книжке. Выжидайте когда они не перевалят указанное число где-то на пол сотни.

Если после этого шины не издали звуков и не пробуксовывали, пробуйте превысить обороты еще чуть-чуть. Если из-под колес пошел дым белого цвета, а шины сильно визжат, уменьшите обороты. Только опытным путем Вы сможете определить пик с коэффициентом скольжения 15-10%, при котором сцепление шин наиболее высоко.

Пример графика показывающего мощность двигателя сплошная линия и крутящий момент (прерывистая линия). На графике максимальный крутящий момент достигается в диапазоне 3200-5600 об/мин.

После того как машина тронулась, необходимо набирать скорость. Выжмите акселерометр и удерживайте его до тех пор, пока стрелка на тахометре не поднимется до красной зоны, после, нажмите сцепление и переключитесь. Тренируйтесь чтобы переключение требовало минимальных затрат времени.

В автомобилях, мощность двигателей которых превышает 500 л.с., обороты на первой и второй передаче зашкаливают немедленно после дачи газа. В эпоху механических КПП гонщикам приходилось проявлять чудеса координации, одновременно нажимая газ, отпуская сцепление и переключая передачи, но с приходом “полуавтомата” эта задача существенно упростилась.

Большинство считает, что для эффективного торможения достаточно выжать тормоз, на практике все сложнее. Подконтрольное уменьшение скорости требует не меньшей точности движений, чем разгон.

Не» стоит забывать о коэффициенте скольжения шин. Для разгона, как и торможения, оптимальное значение составляет 15-10%. Иначе говоря, торможение максимально эффективно когда шины тихо повизгивают, хотя на определенных типах дорожного покрытий, с увеличенным коэффициентом трения, не слышно и визга. Большинство водителей отдают предпочтение плавному нажиму на тормоз, остерегаясь блокировки колес, но в автоспорте подобный способ неприемлем. Наоборот, необходимо тормозить на грани блокировки. Если Вы перейдете эту черту, заблокировав колеса, достаточно слегка приспустить тормоз – и все нормализуется.

Если Вы контролируете автомобиль так, что коэффициент скольжения шин постоянно оптимален, Вы достойны называться опытным гонщиком. При быстром прохождении поворотов крайне важно определить своевременный момент чтобы начать торможение. В этом Вам будут помогать знаки расстояния до поворота, которые присутствуют на многих автодромах. Если же они отсутствуют, вычисляйте дистанцию до виража по различным ориентирам на местности (рекламные щиты, здания и прочее).

Большая масса автомобилей оснащены системами антиблокировки тормозов (ABS), из-за чего практически все манипуляции, описанные ранее, выполняются ими без участия пилота. Однако, в ряде моментов, например на мокрой трассе, гонщику в любом случае придется самостоятельно уделять внимание контролю торможения.

На сброс скорости так же влияет тип компоновки. Задние колеса задают стабильное направление движения, но в момент сброса скорости их загрузка уменьшается, ослабляя сцепление с треком, затрудняя торможение всеми колесами.

Зачастую, чем больше нагрузки приходится на заднюю ось, тем эффективнее торможение, именно по этому на ряде автомобилях двигатель расположен в задней части. Машины со среднемоторной и заднемоторной компоновками ведут себя в торможении стабильнее, в то время как резкое оттормаживание на машинах с двигателем расположенным спереди и передним приводом (FF) часто заканчивается заносом. Такую особенность можно выгодно использовать в скоростном прохождении поворотов.

Что сломается, если слишком долго буксовать?

• Главная
• Статьи
• Упорен, но немного дурен: что сломается, если слишком долго буксовать?

Автор: Михаил Баландин

Характеристику «упорен, но немного дурен» дал моему другу один из руководителей практики, когда друг отбойным молотком пытался разобрать трансформаторную будку.

А ещё эти слова можно отнести к тем, кто застревает и буксует до тех пор, пока в машине что-то не накроется медным тазом. А накрыться там может многое.

Давайте пробежимся по основным агрегатам автомобиля и посмотрим, что наиболее вероятно сломать во время слишком долгого буксования в грязи или сугробе. Начнём с не самого вероятного, но наиболее важного – с мотора.

Двигатель

Как ни странно, но тут в первую очередь опасны два прямо противоположных явления: перегрев и недогрев. Первый опасен всегда, а второй – в случае с сугробом у дома. Мало кто готов прогревать машину до рабочей температуры, а только потом выезжать из снежной засады. Газуют обычно на холодном моторе, а это очень вредно. И не только железу, которое плохо смазывается, но и катализатору, в котором догорает топливо. А оно там на холодном моторе, которому дали существенную нагрузку, догорает всегда. Особенно критично к этому относятся автомобили, в моторах которых стоят катализаторы, совмещенные в одном корпусе с  выпускным коллектором. Да-да, в первую очередь – те самые «корейцы» с катализаторами в непосредственной близости от блока. Чем больше газа на холодном моторе, тем больше шансов заработать развалившийся катализатор и задиры. Правда, есть и один плюс: если быть с педалью газа очень смелым, то мотор нагреется довольно быстро. Главное, чтобы он не впал в другую крайность – в перегрев.

Само собой, штатно работающая система охлаждения не должна допустить перегрева. Но она рассчитана на нормальные условия работы. На больших оборотах машина должна ехать, а не стоять, закопавшись в грязь. Ей просто не будет хватать притока воздуха для нормального охлаждения. Разумеется, если газовать без фанатизма и не слишком долго, то ничего страшного не случится. Но люди бывают разные.

И не стоит забывать про старорежимных водителей, любящих зимой воткнуть перед радиатором картонку. В подавляющем большинстве случаев она там не нужна, а если на такой машине с картонкой долго буксовать, перегреть её проще простого. 

И последнее: если долго топить шинами лёд и внезапно растопить его до асфальта, машина может резко дёрнуться. О том, как это воспринимает трансмиссия, скажу чуть позже. А вот мотор может к этому садизму отнестись по-разному. В большинстве случаев – намного проще, чем коробка или ШРУСы, но иногда его реакция может быть непредсказуемой. В лучшем случае можно повредить опоры двигателя (они, как вы помните, раньше были просто резиновые, а сейчас обычно хотя бы одна опора – резино-гидравлическая), в худшем – сломать коленвал. Правда, последнее бывает совсем уж редко.

Трансмиссия 

О том, что нельзя буксовать на машине с вариатором (как минимум можно задрать конусы), мы уже говорили много раз. С классической АКП буксовать тоже нежелательно (хотя некоторые из них выдерживают достаточно серьёзное издевательство), и об этом тоже говорили, так что повторяться не буду. Перейдём сразу к самой простой и теоретически самой надёжной коробке передач – к механической. 

Тут более всего страдает узел, который связывает саму коробку и маховик двигателя, – сцепление. Сжечь его можно очень быстро. И отговорка «я его пять тысяч километров назад менял» тут не работает: одинаково легко горит что старое сцепление, что новое. Чаще всего сгорают фрикционные накладки, но особо упорные граждане могут угробить и лепестки корзины. И не стоит ориентироваться на запах жжёного текстолита: в этот момент сцеплению обычно уже настолько плохо, что без ремонта не обойтись.

Вторая причина не биться до последнего – это дифференциал. Как известно, на переднеприводных автомобилях он стоит обычно в корпусе коробки передач (в любой – и механической, и автоматической), в заднеприводных – в картере заднего моста. У полноприводных автомобилей он не один и может стоять и в коробке, и в мостах (речь идёт о межколёсном, а не о межосевом дифференциале), но на таких машинах застревают реже, а выезжают проще. Так что вернёмся к моноприводу.

Неважно, о каком дифференциале идёт речь – в мосту или коробке. Задача у него одна: ликвидировать паразитный момент, возникающий при поворотах. В повороте колесо, движущееся по внешней дуге, вращается быстрее внутреннего, поэтому жёсткой связи между ними быть не должно. Она, конечно, бывает при жёсткой межколёсной блокировке, но на сухом асфальте с заблокированным дифференциалом ездить вообще не нужно: и дифференциал быстро выйдет из строя, и управляемость сильно пострадает.

На первый взгляд, свободный дифференциал – это как раз то самое зло, которое не даёт выехать из снега или грязи. Наименее нагруженное колесо крутится, а то, которое стоит на более-менее твёрдой поверхности и могло бы вытащить машину, остаётся неподвижным. Что поделать: такие ситуации возникают не так уж и часто, потому что лезть в грязь или снег на «пузотёрке» не очень разумно. Но с другой стороны, без дифференциала не добиться хорошей управляемости. Компромисс, одним словом. И у этого компромисса есть ещё одна сторона.

Дело в том, что шестерни дифференциала не рассчитаны на слишком большую разницу угловых скоростей колёс. Они спокойно переживают ту максимальную разницу, которая возникает при максимально возможном угле поворота на максимально возможной скорости. Другими словами, любую разницу, создаваемую автомобилем, который поворачивает как угодно водителю, но без проскальзывания колёс.  

А теперь представьте, что будет, если водитель буксует на месте, да ещё сдуру – в пол и в режиме D на автомате. Одно колесо стоит неподвижно, а другое при желании можно раскрутить до максимальной скорости, на которую способен автомобиль в принципе. Кратковременное издевательство дифференциал переживёт, а вот длительное – нет. Как минимум он перегреется. Ведь в этом случае полуосевая шестерня неподвижного колеса будет стоять на месте, а сателлиты начинают бешено крутиться вокруг своей оси. Бешено – это намного быстрее того, на что он рассчитан. В итоге последствия могут быть печальным. Может сломаться ось дифференциала, после чего полуосевые шестерни и сателлиты обретают невиданную свободу. Их обломки могут сломать и корпус дифференциала, и даже колокол коробки. 

Остальные детали трансмиссии переживают действия впавшего в раж водителя легче. Но однако надо помнить, что зацепиться за асфальт или другое твёрдое покрытие буксующее колесо может очень внезапно. Последует ударная нагрузка, которую не любит ни один узел. Под угрозой окажутся и ШРУСы (причём везде – от трипода до шлицов), и подвесные подшипники ШРУСов (если они есть) и кардана, крестовины или ШРУСы карданов. 

И опять же отдельно стоит сказать про зимние пробуксовки. Если мотор можно прогреть и стоя на месте, то с трансмиссией такой фокус не пройдёт. Конечно, частично прогреть масло в коробке можно, но полностью это можно сделать только в движении. Так что качественной смазки не будет, а вот нагрузка обеспечена высокая. Это ещё больше повышает шансы убить те детали трансмиссии, которые без смазки работать не могут. 

Ещё одна деталь, о которой нельзя забывать владельцам кроссоверов с подключаемым задним (как правило) приводом, – это муфта подключения этого самого привода. Ни муфта с электромагнитным управлением, ни гидравлическая долгих издевательств тоже терпеть не будут. Их задача – пройти последние сто метров до дачи, но на что-то серьёзное они не рассчитаны. Гидравлическая, скорее всего, умрёт полностью и окончательно, а вот муфта с электромагнитным управлением может и пережить варварское отношение, если вовремя это отношение прекратить и дать ей остыть.  

Конечно, чем машина старше и чем больше у неё изношены детали трансмиссии, тем выше шанс добить их своими действиями. Так что владельцам сильно подержанных машин желательно быть аккуратными вдвойне.

Очевидное и вероятное

На всякий случай напомню, что у любой современной машины есть куча пластиковых деталей, которые можно отломать в сугробе или грязи. Накладки порогов, пыльники под днищем, локеры, брызговики, даже бамперы – всё это отрывается легко и незаметно. И это очевидно.

Но я тут вспомнил ещё один интересный момент, чуть более невероятный. Как-то раз ваш покорный слуга крепко сел на Октавии, и после долгой пробуксовки загорелась пиктограмма неисправности ABS. И дело было не в загубленных датчиках, а в том, что блок ABS не смог понять, что происходит с машиной, и стал сходить с ума. Вроде одно колесо крутится очень быстро, а остальные – нет. Что случилось? ABS не поняла и на всякий случай зажгла ошибку. Правда, через несколько километров она её потушила. Не думаю, что такое случается повально, но если что – не бойтесь.

Штука не очевидная, но, как выяснилось, вероятная. 

Закончу максимально банально: если в первые минуты выбраться самостоятельно не получилось, то смысла уничтожать собственную машину нет. Быстрее и безопаснее будет либо взять в руки лопату, либо искать с тросом наперевес желающего вас выдернуть из засады. Упорство – хорошая черта характера, но не надо смешивать его с упрямством. Упрямство, как сказал русский драматург Яков Борисович Княжнин, это вывеска дураков. А дураки как раз и ломают дифференциалы, жгут сцепление и перегревают моторы.

Опрос

Ломали что-нибудь во время буксования?

Ваш голос

Всего голосов:

практика

 

Новые статьи

Статьи / Популярные вопросы Надо ли промывать двигатель при замене масла Промывка двигателя при смене масла – это одна из тех вечных тем, которые, с одной стороны, себя давно исчерпали, а с другой, всегда остаются актуальными. Давайте попробуем если не расставить… 1134 0 0 10.07.2023

Статьи / Кроссовер 5 причин покупать и не покупать Renault Koleos I Когда владельцев Renault Koleos спрашивают, что представляет собой этот автомобиль, они отвечают, что это – перелицованный Nissan X-Trail, в который добавили шумоизоляцию, мягкость хода и дв… 1951 5 2 09.07.2023

Статьи / Интересно A’PEXi, Stillen, Venom и прочие из Need for Speed Underground: кто они и существуют ли сейчас Не так давно мы вспоминали легендарную игру Need for Speed Underground, в которой можно было не только гонять на интересных машинах, но и заниматься их «прокачкой». Трудно сказать, что тогда… 1715 0 0 08.07.2023

Популярные тест-драйвы

Тест-драйвы / Тест-драйв Тест-драйв Geely Monjaro: лучше, чем Volvo? В Китае этот полноразмерный кроссовер дебютировал еще два года назад под неблагозвучным для нашего уха именем Xingyue L и заводским индексом KX11. В России машину сертифицировали в 2022, и в… 18381 8 9 07.04.2023

Тест-драйвы / Тест-драйв Наппа, блокировки и танковый разворот: тест-драйв внедорожника Tank 300 Горная Хакасия, массив Сундуки. Крутой подъем и колея с глубокими промоинами, ведущая на вершину. Кажется, будет трудно – ведь в каждой такой промоине автомобиль попадает на диагональное выв… 10826 14 4 02.03.2023

Тест-драйвы / Тест-драйв Любовь по инструкции: тест-драйв ГАЗ Соболь NN Соболь NN ждали долго. Появилась ГАЗель NEXT – а Соболя NEXT нет. Вышла ГАЗель NN – а Соболя NN не видно. Вроде и отличий между ГАЗелью и Соболем не так уж много, можно было бы построить его… 8931 1 1457 03.03.2023

4.4 Трение и набегающее движение – инженерная механика: статика

Глава 4: Твердые тела

Сухое трение

Сухое трение  – это сила, противодействующая скольжению одной твердой поверхности по другой твердой поверхности. Сухое трение всегда противодействует скольжению поверхностей друг относительно друга и может иметь эффект как противодействующего движения, так и вызывающего движение тел.

Наиболее часто используемая модель для сухого трения – кулоновое трение . Этот тип трения можно разделить на статическое трение и кинетическое трение. Эти два типа трения показаны на диаграмме ниже. Сначала представьте коробку, стоящую на поверхности. Сила толкания прикладывается параллельно поверхности и постоянно увеличивается. На ящик действуют также сила тяжести, нормальная сила и сила трения.

Статическое трение  происходит до проскальзывания и перемещения коробки. В этой области сила трения будет равна по величине и противоположна по направлению самой толкающей силе. По мере увеличения величины толкающей силы увеличивается и величина силы трения.

Если величина толкающей силы продолжает расти, в конце концов коробка начнет скользить. Когда ящик начинает скользить, тип трения, противодействующего движению ящика, меняется со статического трения на то, что называется кинетическим трением. Точка непосредственно перед тем, как коробка соскользнет, ​​известна как надвигающееся движение . Это также можно рассматривать как максимальную силу статического трения перед проскальзыванием. Величина максимальной статической силы трения равна статическому коэффициенту трения, умноженному на нормальную силу, существующую между коробкой и поверхностью. Этот коэффициент трения является свойством, которое зависит от обоих материалов и обычно может быть найдено в таблицах.

Кинетическое трение возникает за точкой предстоящего движения, когда ящик скользит. При кинетическом трении величина силы трения, противодействующей движению, будет равна произведению кинетического коэффициента трения на нормальную силу между коробкой и поверхностью. Кинетический коэффициент трения также зависит от двух контактирующих материалов, но почти всегда будет меньше статического коэффициента трения.

Источник: Engineering Mechanics, Jacob Moore, et al. http://mechanicsmap. psu.edu/websites/7_friction/7-1_dry_friction/dryfriction.html

Поскользнуться против опрокидывания

Представьте себе коробку, стоящую на шероховатой поверхности, как показано на рисунке ниже. Теперь представьте, что мы начинаем толкать коробку сбоку. Первоначально сила трения будет сопротивляться силе толкания, и коробка будет стоять на месте. Однако по мере увеличения силы, толкающей коробку, произойдет одно из двух.

1. Сила толкания превысит максимальную силу статического трения, и коробка начнет скользить по поверхности (скольжение).
2. Или сила толкания и сила трения создадут достаточно сильную пару, чтобы ящик повернулся и упал на бок (опрокидывание).

Когда мы рассматриваем случаи, когда может произойти проскальзывание или опрокидывание, нас обычно интересует, какой из двух вариантов произойдет первым. Чтобы определить это, мы обычно определяем как толкающую силу, необходимую для того, чтобы тело  , так и толкающую силу, необходимую для опрокидывания тела. Тот вариант, который требует меньшего усилия, будет первым.

Определение силы, необходимой для «скольжения» объекта:

Тело будет скользить по поверхности, если толкающая сила превышает максимальную силу статического трения, которая может существовать между двумя соприкасающимися поверхностями. Как и во всех задачах о сухом трении, этот предел силы трения равен статическому коэффициенту трения, умноженному на нормальную силу между телами. Если сила толкания превышает это значение, тело будет скользить.

Определение силы, необходимой для создания «наконечника» объекта:

Нормальные силы, поддерживающие тела, являются распределенными силами. Эти силы не только предотвратят ускорение тела в земле из-за гравитационных сил, но они также могут перераспределиться, чтобы предотвратить вращение тела, когда силы вызывают момент, действующий на тело. Это перераспределение приведет к смещению точечной нагрузки, эквивалентной нормальной силе, в ту или иную сторону. Тело опрокинется, когда нормальная сила больше не сможет перераспределяться, чтобы сопротивляться моменту, создаваемому другими силами (такими как сила толкания и сила трения).

Самый простой способ представить смещающую нормальную силу и опрокидывание — представить эквивалентную точечную нагрузку распределенной нормальной силы. Когда мы толкаем или тянем тело, нормальная сила будет смещаться влево или вправо. Эта нормальная сила и сила гравитации создают пару, создающую момент. Этот момент будет противодействовать моменту, создаваемому парой, образованной силой толкания и силой трения.

Поскольку нормальная сила является прямым результатом физического контакта, мы не можем сместить нормальную силу за пределы соприкасающихся поверхностей (т. е. края коробки). Если противодействие моменту толкающей силы и силы трения требует смещения нормальной силы за край ящика, то нормальная сила и сила тяжести не смогут противодействовать моменту и в результате ящик начнет вращать (иначе опрокидывать).

Источник: Engineering Mechanics, Jacob Moore, et al. http://mechanicsmap.psu.edu/websites/7_friction/7-2_slipping_vs_tipping/slippingvstipping.html

 

 

Пример 1

Коробка, показанная ниже, толкается, как показано. Если мы продолжим увеличивать силу толкания, коробка сначала начнет скользить или опрокинется?

Таким образом, коробка сначала перевернется.

Источник: Гейла Кэмерон.

 

Пример 2:

500-фунтовый ящик стоит на бетонном полу. Если статический коэффициент трения равен 0,7, а кинетический коэффициент трения равен 0,6:

• Чему равна сила трения, если сила тяги равна 150 фунтам?
• Какое тяговое усилие потребуется, чтобы сдвинуть коробку?
• Какая минимальная сила требуется, чтобы удерживать коробку в движении после того, как она начала двигаться?

 

Источник: Engineering Mechanics, Jacob Moore, et al. http://mechanicsmap.psu.edu/websites/7_friction/7-1_dry_friction/pdf/DryFriction_WorkedExample1.pdf

 

 

Пример 3:

30-фунтовые сани тянут вверх по обледенелому склону 25 градусов. Если статический коэффициент трения между льдом и санями равен 0,4, а кинетический коэффициент трения равен 0,3, какая сила тяги необходима, чтобы поддерживать движение саней с постоянной скоростью?

 

 

 

Источник: Engineering Mechanics, Jacob Moore, et al. http://mechanicsmap.psu.edu/websites/7_friction/7-1_dry_friction/pdf/DryFriction_WorkedExample2.pdf

Пример 4:

Пластиковый ящик стоит на стальной балке. Один конец стальной балки медленно поднимают, увеличивая угол поверхности до тех пор, пока коробка не начнет скользить. Если коробка начинает скользить, когда балка находится под углом 41 градус, каков статический коэффициент трения между стальной балкой и пластиковой коробкой?

 

 

Источник: Engineering Mechanics, Jacob Moore, et al. http://mechanicsmap.psu.edu/websites/7_friction/7-1_dry_friction/pdf/DryFriction_WorkedExample3.pdf

 

 

Пример 5: Соскальзывание и опрокидывание

Объяснение: Если он опрокидывается, вся нормальная сила будет направлена ​​на угол. Если он начинает скользить, он должен преодолеть статическую силу трения. Сравнивая толкающую силу, необходимую для опрокидывания или соскальзывания, толкающая сила ниже, чтобы вызвать опрокидывание, чем толкающая сила, чтобы вызвать соскальзывание, поэтому он опрокинется первым.

Коробка, показанная ниже, толкается, как показано. Если мы продолжим увеличивать силу толкания, коробка сначала начнет скользить или опрокинется?

 

 

 

Источник: Engineering Mechanics, Jacob Moore, et al. http://mechanicsmap.psu.edu/websites/7_friction/7-2_slipping_vs_tipping/pdf/TippingVsSlipping_WorkedExample1.pdf

 

 

Суть: Трение всегда препятствует движению. Коэффициент статического трения всегда выше коэффициента кинетического трения.

Применение : Проскальзывание и опрокидывание представляют собой интересные случаи с точки зрения трения. В зависимости от массы, высоты приложенной силы и поверхности трения вы можете рассчитать, опрокинется ли объект или соскользнет первым.

Заглядывая вперед: Это станет важным в Dynamics.

 

5.8: Качающееся и скользящее движение

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

17610

• Тимон Идема
• Делфтский технологический университет через TU Delft Open

Когда вы перемещаете объект по поверхности (например, книгу по столу), он обычно быстро замедляется из-за сил трения. Когда вы делаете то же самое с круглым предметом, например с бутылкой с водой, он может сначала немного скользить (особенно если сильно на него надавить), но быстро начнет вращаться. Вы можете легко проверить, что при вращении объект теряет гораздо меньше кинетической энергии для работы, чем при скольжении — возьмите ту же бутылку с водой либо на дно (только скольжение), либо на бок (немного скольжения плюс качение), толкните ее с ту же начальную силу, и отпустите: катящаяся бутылка улетает гораздо дальше. Однако, как это ни парадоксально, бутылка может катиться только благодаря трению. Чтобы начать катиться, ему необходимо изменить свой угловой момент, для чего необходим крутящий момент, который обеспечивается силой трения, действующей на бутылку.

Когда бутылка (или мяч, или любой круглый предмет) катится, мгновенная скорость точки, касающейся поверхности, по которой она катится, равна нулю. Следовательно, его скорость вращения \(\omega\) и поступательная скорость его центра вращения \(v_r\) (где нижний индекс r указывает на вращение) связаны соотношением \(v_r = \omega R\), где R соответствующий радиус нашего объекта. Если центр вращения объекта движется быстрее, чем \(v_r\), вращение не может «поспевать», и объект скользит по поверхности. Мы называем этот тип движения проскальзыванием. Из-за трения скользящие объекты обычно быстро замедляются до \(v_r\), после чего они катятся без проскальзывания.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Пять типов бильярдных бросков. (a-c) Тип движения зависит от того, куда кий бьет по мячу. (a) Если кий ударяет по шару ровно на \(\frac{7}{5}R\) над столом, шар будет демонстрировать чистое катящееся движение, \(\omega = vR\). (b) Если кий ударит по шару выше критической точки, он будет вращаться быстрее, чем перемещение \(\omega \gt vR\) и будет демонстрировать скользящее вращение. Трение будет замедлять вращение до тех пор, пока не будет достигнуто движение качения. (c) Если кий ударяет по шару ниже критической точки, он будет перемещаться быстрее, чем вращаться \(\omega \lt vR\) и первоначально скользить, пока трение не замедлит скорость перемещения и не ускорит скорость вращения до точки, где достигается вращательное движение. Обратите внимание, что вращательное движение может быть даже ретроградным, то есть обратным по сравнению с поступательным движением. (d-e) Поведение падающего бильярдного шара до и после столкновения с неподвижным шаром равной массы. Поскольку столкновение упругое, весь импульс передается другому шару. Если падающий мяч изначально катился, то сразу после столкновения он продолжит вращение с полным проскальзыванием. Затем трение заставляет мяч снова набирать линейную скорость с направлением, зависящим от направления вращательного движения, что приводит к удару вслед (d) или ничья (e).

Предположим, мы запустили наш объект со скоростью \(v_0\). Если вращения нет, то единственной силой, изменяющей его скорость, является постоянная сила трения

\[F_{\text{трение}} = \mu _k FN = \mu _k мг\]

с \(m\) массой объекта (уравнение 2.2.7). Постоянная сила приводит к линейному уменьшению поступательной скорости (см. раздел 2.3): \(v(t) = v_0 −\mu _k gt\). Однако, если наш объект может катиться, есть второй вклад в движение из-за крутящего момента \ (\ tau _ {\ text {friction}} = F _ {\ text {friction}} R \) силы трения. Используя вращательный аналог второго закона Ньютона, уравнение 5.4.1 (или записав \(L = I \omega\) и используя уравнение 5.7.1), мы получим уравнение движения для скорости вращения:

\[I \ alpha = I \ frac {\ mathrm {d} \ omega} {\ mathrm {d} t} = \ tau _ {\ text { трение}} = F _ {\ text { трение}} R \ label { ialpha}\]

Интегрируя уравнение \ref{ialpha} с начальным условием \(\omega(t=0)=0\) получаем \(\omega(t)=\frac{\mu _{\mathrm{k}} m g R t} {Я}\). Таким образом, когда объект совершает скользящее движение, поступательная скорость линейно уменьшается со временем, тогда как скорость вращения линейно увеличивается. Чтобы найти время и скорость, с которой объект переходит в чистое качающееся движение, мы просто приравниваем \(v(t)\) к \(\omega(t) R\), что дает 92}}\]

Обратите внимание, что время \(t_r\) до достижения полного качения обратно пропорционально коэффициенту трения, но конечная скорость качения \(v_r\) не зависит от силы трения. Скорость прокатки зависит от момента инерции вашего объекта — для полого цилиндра это \(v_{\mathrm{r}}=\frac{1}{2} v_{0}\), тогда как для сплошного цилиндра это \(v _ {\ mathrm {r}} = \ frac {2} {3} v_ {0} \). Как только объект катится, его поверхность больше не движется относительно поверхности, по которой он катится (поскольку его мгновенная скорость в точке касания равна нулю). Следовательно, сила трения значительно снижается, и объект может катиться на большое расстояние, прежде чем остановится; на самом деле, основная сила, замедляющая его, когда он катится, — это сопротивление окружающему воздуху, которое мы могли спокойно игнорировать, когда (кинетическое) трение все еще присутствовало в картине.

5.8.1 Рабочий пример: цилиндр, катящийся по склону

Массивный цилиндр массой m и радиусом R катится без скольжения по плоскости, наклоненной под углом \(\theta\). Коэффициент (статического) трения между цилиндром и плоскостью равен \(\mu\). Найдите линейное ускорение цилиндра.

Рисунок \(\PageIndex{2}\): Схема свободного тела цилиндра, катящегося по плоскости.

Решение

Есть как минимум три способа решить эту проблему. Для всех трех помогает (как всегда) сделать эскиз с указанием соответствующих сил — см.