без формул
Переднее и заднее колесо
Необходимое предуведомление. В процессе движения каждое работающее колесо автомобиля совершает вращение вокруг собственной оси. Это движение нас не интересует, и мы больше не будем его упоминать.
Как движутся колеса автомобиля в повороте?
Если въехать в лужу, а потом проехаться в повороте по сухому асфальту, то можно посмотреть следы. И видно, что задние колеса не повторяют траекторию передних, а имеют путь более короткий, чем передние. Это обстоятельство должны учитывать все водители полноприводных автомобилей. Из него следует, что жесткий полный привод на асфальте — не самая умная идея.
Я могу объяснить это явление с точки зрения геометрии.
Для простоты будем считать автомобиль двухколесным. У него есть одно переднее и одно заднее колесо. Переднее колесо поворотное относительно корпуса машины, а заднее нет.
Мы пропустим (пока) стадии входа в поворот и выхода из него. Будем считать угол переднего колеса относительно корпуса постоянным.
В повороте автомобиль, а значит, и колеса, совершает вращательное движение. Меня интересует, где центр этого вращательного движения, вокруг которого поворачивается корпус автомобиля.
Направление, куда катится колесо, задается вектором скорости. А он всегда является касательным к траектории движения. В окружности радиус, проведенный в точку касания, перпендикулярен касательной. Поэтому центр поворота находится на перпендикуляре к плоскости колеса. И это верно для каждого колеса.
Теперь смотрим картинку:
Пересечение перпендикуляров — точка О — является центром поворота автомобиля. OF — радиус поворота переднего колеса и в то же время гипотенуза прямоугольного треугольника OFR. OR — радиус поворота заднего колеса и по совместительству катет означенного треугольника.
А катет всегда короче гипотенузы!
Поэтому за единицу времени заднее колесо проходит меньший путь, чем переднее, и его траектория оказывается ближе к центру поворота.
Непонимание этого обстоятельства может привести к повышенному износу трансмиссии у полноприводных автомобилей.
Если поворот огибает препятствие, недостаточно того, что передняя часть автомобиля его успешно обошла. Заднее колесо имеет меньший радиус поворота и поэтому проходит ближе к препятствию. Как следствие, мы можем получить наезд на препятствие задней дверью или задним крылом.
В случае, когда угол поворота переднего колеса изменяется со временем, эти соображения имеют место, как говорят математики, в бесконечно малых приращениях, и дифференциал (по времени) пути заднего колеса всегда меньше дифференциала пути переднего. Впрочем, этот абзац можно не читать.
Начинающие водители мужского пола обычно после пары таких случаев запоминают, что зад надо беречь дополнительно. У джиперов, которым часто приходится ездить в условиях, стесненных препятствиями, есть поговорка: "Входи в поворот шире!"
Женщины, в большинстве своем, встречаются с этими граблями пожизненно, независимо от стажа. Нет, чтобы в повороте посмотреть в боковое зеркало, как там проходит корма! Ну вот еще! Что это вдруг она будет смотреть в зеркало, когда ее в нем не видно?
Моя жена может возразить, что я сам сломал об дерево пластиковый обвес на... не помню уже... всего лишь лет десять тому назад. Ну да, было такое, признаю :-)
Это не последняя публикация по теме "Автомобиль, геометрия и гендер".