Всем привет!
Повторюсь, в физике (и в точных науках) я — дилетант, поэтому, если в нижесказанном будет некорректность, прошу не пинать, а разъяснить разжевать.
Мини-резюме:Цитата 1:
Если торможение происходит равноускоренно, то тормозной путь вычисляется по формуле
где
-- начальная скорость,
-- ускорение (замедление) торможения.
Ускорение торможения связано с силой торможения через второй закон Ньютона по формуле
, где
-- сила торможения,
- масса автомобиля(мотоцикла).
Сила торможения возникает вследствие трения колес о дорогу, и здесь могут быть варианты.
Если транспортное средство (далее - ТС) оснащено антиблокировочной системой, то в торможении участвует в основном трение покоя, а если не оснащено, то в основном трение скольжения. Обе силы (трения покоя и трения скольжения) определяются схожим образом -- они пропорциональны весу (автомобиля, мотоцикла) и коэффициенту трения (соответственно -- трения скольжения и трения покоя (сцепления)).
Поскольку вес пропорционален массе, то в итоге масса сокращается и оказывается, что ускорение торможения, а следовательно и тормозной путь,
от массы и количества колес не зависит, и получается такая формула:
где
- безразмерный коэффициент трения (скольжения если ТС идет "юзом" или сцепления с дорогой если работает АБС),
-- коэффициент пропорциональности между массой и весом.
Поэтому, при одинаковых колесах и одинаковых тормозных системах (то есть и там и там есть\нет АБС), в первом приближении и тормозной путь одинаковый.
Однако, в зависимости от реальных условий, эффективность тормозной системы может различаться, т.е. одно ТС станет тормозить более эффективно, приближаясь к максимально возможной силе торможения, а другое нет, так что в реальности тормозной путь будет различаться у различных ТС.
Вывод: всё упирается в резину (взаимное перекрытие «резина покрышки-дорожное покрытие»).
2. Дискуссия, не достигшая согласия:
Думаю, что в указанных условиях потери энергии при торможении будут пропорциональны количеству стёртой резины, которое равно полной площади контакта умножить на тормозной путь
. Площадь контакта пропорциональна массе и обратно пропорциональна давлению в шинах
. Энергия
. Так что,
, так что, чем больше давление в шинах - тем больше тормозной путь. Это, разумеется, грубая оценка, неприменимая в тех случаях, где
критически важны для жизни.
По идее, при работе АБС стирание резины ничтожно, почти вся энергия рассеивается при трении колодок и тормозных дисков.
Не совсем так, но, даже если принять вашу гипотезу, что ABS держит усилие прижима колодок таким, чтобы колёса находились на границе блокирования, то тормозная сила будет равна силе стирания резины об асфальт, которая пропорциональна площади контакта.
Вроде не блокируется вовсе.
ABS может узнать о начале блокирования только по замедлению вращения колеса. В этом случае резина начинает проскальзывать по асфальту, пусть и скорость проскальзывания меньше скорости автомобиля. Иначе никак - это обычная кинематика.
Мои вопросы:1). Так есть истирание резины покрышек при торможении без блокирования колеса? (можно ли переформулировать таким образом: есть ли истирание резины при трении покоя?) Или эластичность резины противодействует этому?
2). Сделаю предположение, что резина истирается при торможении без блокировки.
- Можно ли этим пренебречь, и почему?
- Если нельзя, то какие поправки необходимо внести в цитату 1? (Напишите их, пожалуйста, в виде формул с пояснениями для дилетантов).
3). Высказана зависимость потери резины от трения от:
- Длины тормозного пути.
- Массы ТС.
- Давления в шинах.
Отсюда вопросы:3А). На мой взгляд, будет зависимость пятна контакта еще и от внешнего профиля контактной части резины:
- Профиль автопокрышки — плоский, контакт по всей поверхности ширины покрышки.
- Профиль мотопокрышки — полукруглый, который во время движения мотоцикла не продавливается до плоского состояния по всей ширине покрышки.
Наглядный пример истирания мотопокрышки во время эксплуатации после пробега 24 тыс. км:
Вот оно - фактическое пятно контакта моторезины с дорожным покрытием во время движения.
3Б). Какая площадь контакта лучше для торможения?
Это должна быть более широкая резина (большАя площадь пятна контакта) или менее широкая? Если вы обратили внимание, у мотоцикла переднее колесо уже заднего. При этом основной тормоз у мотоцикла — передний. Есть мнение, что узкое с полукруглым профилем и более мягкой резиной мотоколесо глубже «вгрызается» в дорожное покрытие (благодаря чему эффективнее тормозит), и что меньшая площадь контакта это именно и обеспечивает. Или здесь есть некая хитрая зависимость? Поясните, пожалуйста.
В это же свое рассуждение отношу положение по давлению в шинах.
3В). Влияет ли реально масса, если в итоговом расчете цитаты 1 масса сократилась?
3. Просто вопросы по некоторым цитатам:
а).
В экстремальных ситуациях, например Слон vs Кит лучший болид Формулы 1 против лучшего мотоцикла на шоссейно-кольцевых гонках, в торможении победит автомобиль (а также и в максимальной скорости прохождения поворотов).
Поясните, пожалуйста, более развернуто. Есть конкретный пример?
б).
В формуле тормозного пути это нигде не учитывается
Бред.
В чем не прав автор цитаты?
Цитата:
В том, что именно и только это в формуле тормозного пути и учитывается. Значит, автор ничего не понимает в том, что пишет.
Поясните, пожалуйста, более развернуто — для дурака.) Спасибо!
в). Вопрос про стоппи:
Будет ли влиять отрыв заднего колеса во время торможения на длину тормозного пути?
Если:
Сохраняется торможение передним колесом,
Мотоцикл сохраняет вертикальное положение и движется прямолинейно,
Длина тормозного пути не зависит от количество колес, участвующих в торможении.
г).
В реальности надо знать зависимости коэффициента трения от условий (скорости, площади, веса, температуры резины и асфальта, дополнительную прижимную силу антикрыла если оно есть и т.п.) плюс если вы хотите учесть еще что-то непосредственно не связанное с трением колес об асфальт (лобовое сопротивление, поднятие мотоцикла на переднее колесо и т.п.), то надо учитывать. В итоге проще провести эксперимент.
По моему ощущению, автомобиль должен в целом тормозить лучше.
Что в этом перечислении (как и другие факторы — какие?) реально будет влиять, если, как мне кажется, многое вы опровергли?