Здравствуйте, уважаемые читатели! Зимой на скользкой дороге становятся особенно актуальными вопросы безопасности при вождении автомобиля. В этой статье разберу с точки зрения физики один частный, но интересный случай.
Что делать, если машина не вписывается в поворот, и ее заносит в сторону? Интуиция подскажет неопытному водителю, что нужно крутить руль сильнее в ту сторону, куда надо повернуть. Опытные водители говорят: крутите руль в сторону заноса. Надо рулем поворачивать туда, куда мы ехать вовсе не собираемся! Это контринтуитивно, тот редкий случай, когда здравый смысл противоречит научному подходу.
Когда я узнала об этом, то очень удивилась и решила разобраться в этом вопросе с теоретических позиций. Сразу скажу, что не буду вдаваться в детали автомобиля, тип привода, наличие ABS, а рассмотрю самую простую модель из школьной физики - автомобиль как материальную точку, движущуюся по дуге окружности с некоторой скоростью.
Удобнее рассматривать занос автомобиля в неинерциальной системе отсчета, связанной с самим автомобилем. В этой системе отсчета на автомобиль в направлении, перпендикулярном направлению движения, действуют сила трения и центробежная сила инерции.
Если сила трения мала, и скорость автомобиля такова, что сила трения меньше силы инерции, то автомобиль начинает заносить вправо. Посмотрим, что произойдет, если водитель вывернет руль для поворота влево:
Так как колеса повернуты на больший угол, уменьшается радиус поворота, а это значит, что возрастает сила инерции! Сила трения по-прежнему не меняется, механизмов ее увеличения нет никаких, и она не может никак повлиять. Машину уносит все больше!
Теперь будем действовать контринуитивно - крутить руль вправо, в сторону заноса. Смотрите, что произойдет с силами:
Если колеса повернуты вправо, в сторону заноса, то сила трения поменяет направление, и сила инерции тоже будет направлена в другую сторону - она всегда направлена от центра окружности, касательной к которой являются колеса. При малом трении даже небольшой поворот колес уже даст преимущество силе инерции, и она будет выправлять автомобиль туда, куда ему и надо.
Получается, что та самая сила, которая вызывает занос, может его исправить! А другие силы в этом направлении и не помогут, трение не справляется.
Конечно, на одной силе инерции далеко не уедешь, дальше уже результат поворота зависит от искусства водителя, от работы тормоза, газа, сцепления, и в этом очень много хитрых моментов. Там уже более сложная теория, и я в этом не сильна, рекомендую почитать другие научно-популярные статьи на эту тему от специалистов-автомобилистов:
В предыдущей заметке на эту тему получена формула для допустимой скорости поворота. Друзья, желаю вам, чтобы с явлением, рассмотренным в этой статье, вы столкнулись только в теории.
Спасибо, что дочитали до конца! Если вам понравилась заметка, ставьте лайк и подпишитесь на "Великого шизика".