Viraj cu mașina sau motocicleta
În viraje
Dacă faceți o curbă în mașină, motocicletă sau bicicletă, este necesară curba necesară forta centripeta prin frecare aplicat între anvelopă și sol. Viteza maximă sau raza minimă care poate fi parcursă este, prin urmare, limitată de frecare.
La virare, forța centripetă este aplicată prin frecare
Atâta timp cât vehiculul nu alunecă, adică anvelopele se lipesc de drum, funcționează Forța de frecare statică FHaft. Aceasta acționează ca un forta centripeta.
Forța de frecare statică este egală cu forța centripetă:
Forța de frecare statică și, prin urmare, forța centripetă maximă este
Aici este Coeficient de frecare static si Forța de greutate.
Coeficientul de frecare static depinde de cei doi parteneri de frecare (în acest caz: anvelope și drum).
Cu cât aderența este mai bună, cu atât este mai mare coeficientul de frecare statică. Coeficientul de frecare static poate avea o valoare maximă de "1".
Asta inseamna: Forța de frecare statică poate fi la fel de mare ca și greutatea.
Coeficientul de frecare static depinde de natura solului.
Pentru exemplul pneu - drum se aplică următoarele valori:
Coeficienți de frecare statici pentru diferite condiții de sol
| Anvelope pe asfalt uscat | = 1,0 (valoare optimă) |
| Anvelope pe asfalt umed | = 0,8 |
| Anvelope pe un drum înghețat | = 0,2 |
Dacă conduceți prea repede într-o curbă, forța de frecare statică nu este suficientă pentru a genera forța centripetă necesară. Vehiculul începe să alunece și forța de frecare (mai mică) de alunecare acționează. Apoi, vehiculul continuă să alunece tangențial către arc până când viteza este atât de mică încât prinderea anvelopelor din nou.
Calculul vitezei maxime într-o curbă
Cât de repede poate circula un vehicul printr-o curbă depinde de forța statică de frecare și deci de natura solului, precum și de raza curbei.
Eșantion de sarcină
Cât de repede poate face o mașină o curbă cu raza r = 50m Conduceți cât mai mult posibil pe drumuri uscate, umede sau înghețate fără a aluneca?
Condiția este (a se vedea mai sus):
Forța centripetă poate fi la fel de mare ca forța de frecare statică.
Se aplică următoarele:
Acum inserăm formulele pentru cele două forțe:
Cu
Pe ambele părți există acum masa care poate fi scurtată:
Masa vehiculului nu contează cu ce viteză poate fi parcursă o curbă!
Remodelat după v rezultă în cele din urmă viteza de parcurs
Pentru cele de mai sus Coeficienții de frecare statici au ca rezultat următoarele valori pentru viteza maximă:
Drum uscat:
Drum umed:
Drum înghețat:
În viraje cu motocicleta
În viraje cu motocicleta sau bicicleta, șoferul înclină vehiculul spre interiorul curbei. Motivul pentru aceasta este următorul:
Motocicleta are nevoie de o forță îndreptată spre interiorul curbei (forța centripetă).
Pentru ca motocicleta să rămână în echilibru și să nu cadă, presiunea de contact (forța cu care motocicleta este apăsată pe drum) trebuie să treacă prin centrul de greutate al motocicletei. Acest lucru se realizează prin înclinarea:
În imaginea din stânga, centrul de greutate este selectat ca punct de aplicare a forțelor, în imaginea din dreapta sunt prezentate forțele care acționează pe motocicletă de pe drum.
Forța de presiune la sol (forța care acționează în diagonală în sus pe motocicletă de la drum) este suma vectorială a forței centripete și a contra forței la forța de greutate .
Se aplică următoarele:
Pentru ca forța de presiune la sol să treacă prin centrul de greutate al motocicletei (numai atunci motocicleta este stabilă), Unghiul de înclinație (Unghiul dintre forța de presiune verticală și sol) se aplică:
Cu și rezultate pentru unghiul de înclinare:
În principiu, următoarele se aplică și motocicletelor:
Componenta forței de presiune a solului, care este paralelă cu solul și corespunde forței centripete, este aplicată prin frecare statică. Forța centripetă nu poate fi mai mare decât forța de frecare statică maximă.
Unghiul maxim de înclinare la virarea motocicletei
Pentru unghiul maxim de înclinare sau pentru unghiul de înclinare la viteza maximă posibilă se aplică vmax
și, astfel
Deoarece coeficientul corespunde coeficientului de frecare static (vezi mai sus), rezultă că coeficientul de frecare static și este egal.
Următoarele se aplică unghiului maxim de înclinare:
Coeficientul maxim posibil de frecare statică are valoarea - în acest caz forța de frecare statică este la fel de mare ca greutatea.
Adnotare: În unele surse se găsește afirmația că coeficientul de frecare statică poate fi, de asemenea, semnificativ mai mare de 1. Efectele din care rezultă astfel de valori nu se bazează exclusiv pe frecare. Informații suplimentare pot fi găsite mai jos *.
Pentru unghiul maxim de înclinare cu o tracțiune optimă, se aplică următoarele
și, astfel
.
Unghiul maxim de înclinare depinde, așadar, de coeficientul de frecare statică și poate fi de maximum 45 °, atâta timp cât niciun alt efect nu duce la o aderență crescută. *
Viteza maxima
Dacă calculați viteza maxima, cu care o curbă poate fi condusă doar se obține prin rearanjarea ecuației
(asa de.)
pentru viteza maximă
Cu cele de mai sus Relația dintre unghiul de înclinare și coeficientul de frecare static
veți obține în cele din urmă aceeași formulă pe care am derivat-o mai devreme pentru mașină, și anume
* Coeficient de frecare static mai mare de 1?
Dacă te uiți la curse de motociclete, poți vedea că motocicletele circulă uneori cu înclinații extreme de îndoire. Unghiurile de înclinare sunt semnificativ mai mari de 45 °. Din punct de vedere pur aritmetic, formulele prezentate aici ar rezulta în coeficienți de frecare statică care sunt cu mult peste 1.
În plus față de frecare, există și alte efecte care duc la o mai bună aderență:
Anvelopele motocicletelor în astfel de curse sunt foarte moi și (dacă temperatura este suficient de ridicată) închide practic denivelările în interiorul drumului. Se vorbește despre „micro-toothing”.
În plus, apar și forțe de aderență. Aderența este atracția moleculelor între materiale atunci când acestea se apropie foarte mult. Din acest motiv, folia alimentară se lipeste de suprafețele netede. Cu toate acestea, acest lucru nu are nicio legătură cu ceea ce se înțelege prin „fricțiune” în fizică.
Rezultatul tuturor factorilor care joacă un rol în aderența anvelopelor pe drum sunt adesea menționați prin termenul „aderență”. Cu toate acestea, acesta nu este un termen fizic.
Puteți găsi o discuție amplă pe această temă la