Спойлер: никак :)
Друзья, похвастаюсь новостью. Недавно я получила водительские права. Это был долгий путь, я сдала только с седьмого раза, четыре раза ждала по полгода, получала новые медицинские справки. Чтобы сдать, много занималась с репетиторами, и в нашем районе, и на экзаменационной трассе. Все перипетии описывать не буду. Поскольку канал у меня все-таки физический, в этой статье расскажу о том, какие физические явления фигурируют при сдаче экзамена на водительские права.
На практическом экзамене физики мало, там скорее психология. Во всех неудачных попытках я срезалась на невнимательности и волнении. Совершаешь какую-то мелкую ошибку, начинаешь волноваться - и весь экзамен коту под хвост, жди полгода до следующей попытки. И перед практикой надо заново пересдавать теорию.
А вот как раз в теории есть где развернуться человеку, знающему физику. Некоторые вопросы по теории проверяют знание физических аспектов движения автомобиля. В основном это вопросы по теме "Безопасность движения и техника управления автомобилем". Расскажу про наиболее понравившиеся мне вопросы из билетов. Вопросы для данной статьи брала на сайте drom.ru.
Движение по окружности
При повороте автомобиля происходит движение по окружности. Так как водитель находится внутри автомобиля, то логичнее выбирать систему отсчета, связанную с автомобилем, при повороте это будет неинерциальная система отсчета, в которой возникает центробежная сила, равная по модулю F=mω²R=mv²/R и направленная от центра поворота. На эту тему есть несколько вопросов, привожу их в виде рисунков.
На рисунках надо посмотреть, куда направлена центробежная сила. Она направлена в данном случае от центра поворота, автомобилю лучше двигаться ближе к обочине (как показано на левом рисунке), чтобы не вылететь на встречную полосу.
Очень похожий вопрос, но направление поворота другое. В этом случае лучше держаться ближе к встречке, чтобы центробежная сила не унесла на обочину.
Ещё один похожий вопрос про предотвращение заноса:
С уменьшением скорости уменьшается и центробежная сила, позволяя уменьшить радиус поворота. Если резко изменять скорость на повороте, то автомобиль будет либо вылетать на обочину, либо на встречную полосу.
А вот похожий вопрос про центробежную силу. Действительно, центробежная сила пропорциональна квадрату скорости и обратно пропорциональна радиусу поворота, поэтому против нее поможет только снижение скорости.
И ещё один вопрос прямо на формулу. Про квадрат скорости должен помнить каждый водитель!
А если занос уже получился (например, в гололед), то вот вопрос о действиях водителя:
По поводу поворота руля в сторону заноса у меня есть целая статья в Дзене, которую я писала задолго до знакомства с билетами ПДД.
Движение по прямой и трение
По прямой автомобиль может двигаться равномерно или равноускоренно. Вот пример равномерного движения.
Тут надо знать среднее время реакции водителя - 1 секунда, и перевести километры в час в метры в секунду. Но лучше просто запомнить цифру, чтобы примерно понимать, какую дистанцию держать в потоке.
А вот ускоренное движение. Точнее, замедленное. В билетах ПДД почти нет ничего про разгон, это не так актуально для безопасности, а вот про торможение побольше вопросов.
Увеличение тормозного пути в зависимости от скорости - классическая задача по физике 7 класса. Когда проходят кинетическую энергию, тормозной путь рассчитывают, приравнивая работу силы трения к изменению кинетической энергии.
А если трения недостаточно, чтобы затормозить, то бесполезно жать на тормоз. Вот как в следующем вопросе.
При резком нажатии на тормоз колеса перестанут крутиться, но затормозить это не поможет, так как сухого трения нет. При торможении двигателем колеса крутятся, и тормозятся вязким трением, при этом чем больше скорость, тем больше сила вязкого трения.
Следующий вопрос тоже проверяет ситуацию малого трения:
Здесь изменение скорости и попытка поворота может привести к заносу.
И еще ситуация подобного рода.
Если затормозить, то может возникнуть момент сил, разворачивающих автомобиль. Резких поворотов тоже делать нельзя, при этом разные колеса будут в разных условиях, и автомобиль станет неуправляемым.
Момент сил и устойчивость
Раз уж мы заговорили о моментах сил, то вот ситуация, в которой проявляется эта физическая величина
Автомобиль является более устойчивым, если центр его тяжести находится как можно ниже. Без пассажиров и груза центр тяжести автомобиля будет ниже, чем с пассажирами или грузом, и тем более с грузом на верхнем багажнике.
Наклонная плоскость
Есть ряд вопросов по движению автомобиля на наклонной плоскости. При стоянке на подъеме и спуске автомобиль может скатиться. На этот случай есть два теоретических вопроса.
При таком положении колес автомобиль скатится на обочину, а не на проезжую часть.
А тут при попытке скатиться автомобиль упирается в тротуар.
И наконец, вернемся к движению по прямой и общему стилю вождения
При плавном ускорении и плавном замедлении равнодействующая сила, действующая на автомобиль, будет меньше, а значит, меньше понадобится момент сил, развиваемый двигателем при ускорении, и меньше потерь в тормозной системе при замедлении, значит, в итоге расход топлива будет меньше.
На этом, пожалуй, буду подходить к концу. В билетах есть ещё вопросы, касающиеся антиблокировочной системы, переднего и заднего приводов, но их уже труднее рассмотреть с позиций школьной физики. К экзамену я тупо выучила все билеты и вопросы, по многу раз проходила по темам и по билетам и на сайтах в интернете, и в мобильном приложении автошколы. Потому что на экзамене думать и рассуждать некогда - отвечать надо быстро, ошибаться нельзя. На это и рассчитано, чтобы человек на дороге не задумывался, а вспомнил и действовал правильно.
Желаю вам, друзья, удачи на дорогах, опытным водителям огромный респект, а неопытным (и мне в том числе) - набраться опыта без аварий.
Спасибо, что прочитали до конца!