Автомобильная физика – 1

Теория управления автомобилем базируется на

простых физических законах - запаса

школьных знаний вполне достаточно, чтобы разобраться в

ее принципах.

Теоретические знания помогут быстрее приобрести навыки вождения в экстремальных режимах. Ведь если вы ясно понимаете, почему должны действовать тем или иным образом, вы не только лучше запомните, что именно должны делать в той или иной ситуации, но полученные вами навыки быстрее приобретут характер рефлексов. Впрочем, главное, наверное, не в этом. Главное, как нам кажется, в том, что для нас с вами, читатель, вождение машины - это как минимум удовольствие. Может быть, не всегда и не во всех обстоятельствах, но мы с вами способны испытать великолепное ощущение единства с техникой, когда мощь и совершенство автомобиля как бы расширяют возможности вашего тела. Ну а понимание принципов работы автомобиля позволяет получить большее удовольствие от управления им. Не так ли?

Балансировка автомобиля Балансировкой автомобиля мы

будем называть распределение его веса между передней и задней осью (а также и между колесами). Оказывается, балансировка машины не является постоянной ее характеристикой, а зависит от характера движения. Более того, на балансировку можно влиять педалями газа и тормоза - для целенаправленного изменения характеристик управляемости автомобиля. Часто можно слышать, что при торможении происходит перераспределение веса, и увеличивается его доля, приходящаяся на переднюю ось, вызывая избыточную поворачиваемость автомобиля. Точно так же ускорение смещает вес машины в сторону задней оси, приводя к недостаточной поворачиваемости, а в повороте увеличивается часть веса автомобиля, которая приходится на его внешнюю сторону.

• Если коротко, то дело в том, что при движении с ускорением (оно может быть положительным при наборе скорости, отрицательным при торможении или боковым при поворотах) на автомобиль действуют силы инерции, точкой приложения которых является ЦМ - центр масс или тяжести, как для кого привычнее. ЦМ любого физического тела расположен внутри него, то есть в автомобиле он всегда находится выше поверхности дороги. В то же время силы, действующие на автомобиль со стороны земли, приложены к колесам - в центре пятна контакта покрышки с поверхностью дороги. Несовпадение точек приложения двух сил и приводит к перераспределению веса, которое при прочих равных условиях тем больше, чем выше у автомобиля находится ЦМ. Более низкая и широкая машина лучше управляется - это знают все. Причина в том, что ЦМ у нее ниже и перераспределение веса не проявляется так сильно, как у более высоких автомобилей.

1-й закон. Автомобиль, движущийся прямолинейно с постоянной скоростью, будет продолжать это движение до тех пор, пока не подвергнется воздействию внешних сил.

Во-первых, скорость движения может быть

равна нулю, то есть автомобиль будет стоять, пока на него не подействует сила - здорово, правда? Во-вторых, не столь очевидная вещь - слово "внешних" является ключевым в определении сил - автомобиль меняет состояние движения, то есть ускоряется, замедляется или поворачивает только за счет воздействия на него сил сцепления между колесами и поверхностью дороги. Кто-то из читателей может с этим не согласиться, посчитав, что причиной движения машины является сгорание бензина в ее двигателе. Где-то, может быть, и правильно, но, так сказать, в философском смысле. На самом деле мотор крутит колеса, которые толкают дорогу назад, а дорога толкает автомобиль вперед. Нужны доказательства? Пожалуйста: поставьте автомобиль на лед, уменьшив силу сцепления колес с дорогой. Трогаться стало трудно, и неважно, какой мощности у машины двигатель. Первый закон Ньютона называют еще законом инерции - свойство тела сохранять состояние движения и есть инерция.

• 2-й закон. Когда на автомобиль действует внешняя сила, изменение его движения (скорости и направления) пропорционально величине этой силы и обратно пропорционально массе автомобиля. Этот закон выражается знаменитым уравнением: a = F / m где F - сила, m - масса, a - ускорение.

• Второй закон Ньютона объясняет, почему скоростные автомобили должны быть легкими и мощными: чем больше F и меньше m, тем большего ускорения a можно добиться (если позволит сцепление колес с дорогой).

• 3-й закон. Любая сила, действующая на автомобиль со стороны другого тела - например, дороги, равна по величине и направлена противоположно силе, действующей со стороны автомобиля на это тело. То есть силы существуют только парами - действие равно противодействию.