Исследовательская работа "Физика в профессии водителя. Факторы определяющие длину тормозного пути."

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа п.Сидима муниципального района имени Лазо Хабаровского края

Секция физики

Исследовательская работа

Физика в профессии водителя.

Факторы определяющие длину тормозного пути.

Автор работы:

Ученик 9 класса

Тын Ван Си Эдуард Анатольевич

Руководитель:

Учитель физики

Кузьмина Елена Павловна

Сидима

2020 г.

Содержание

Введение. 3-4 стр.

1 .Основная часть. 5-8 стр.

1. Моя будущая профессия

2. Физика в моей профессии

1. Экспериментальная часть 9-13 стр. 2.1 Исследование общественного мнения

2.2 Эксперимент

3. Заключение 14 стр.

4. Вывод 15 стр.

5. Список используемой литературы 16 стр.

6. Приложение

Введение

Для исследовательской работы я выбрал тему « Физика в профессии водителя», так как водитель – это очень распространенная и всегда востребованная профессия. Существует немало ее разновидностей. Так, водитель может быть экспедитором, курьером, таксистом, охранником, он может заниматься международной транспортировкой грузов, и так далее. На водителе лежит ответственность за здоровье пассажиров и/или сохранность грузов, поэтому он должен уметь принимать правильные решения в экстренных ситуациях.

Актуальность

С каждым годом в нашей стране происходит увеличение транспортных средств и дороги стали объектом повышенной опасности. А так как я собираюсь стать водителем, мне необходимо уметь избегать критических ситуаций на дорогах. Ведь лишний метр, прочерченный покрышками моего автомобиля по асфальту, может стоить не только разбитого бампера, но и чьей-то жизни.

Проблема исследования

Понять – нужно ли в целях избегания ДТП, учитывать тормозной путь, когда пользуемся транспортом или переходим дорогу перед транспортом. Почему нельзя переходить проезжую часть дороги перед близко идущим транспортом? Какое расстояние до движущегося транспортного средства они считают безопасным? И как в решении этих вопросов в этом может помочь физика?

Объект исследования –

транспортное средство (мотоцикл ИЖ-ПЛАНЕТА 5)

Предмет исследования

тормозной путь транспортного средства в различных дорожных условиях Цель исследования

Вывести факторы, определяющие длину тормозного пути транспортного средства, обосновать их с точки зрения физики и создать памятку для водителей и пешеходов о «золотом» правиле дистанции.

Задачи исследования:

1. Изучить литературу по движению транспорта.

2.Организовать анкетирование с целью наличия транспортных средств, уровня осознания опасности и систематизировать полученную информацию.

3.Организовать эксперименты, определяющие зависимость тормозного пути от скорости и коэффициента сцепления шин с дорогой.

4.Выяснить зависимость тормозного пути от скорости и коэффициента сцепления шин с дорогой и бъяснить эту зависимость с точки зрения физики.

5. Создать памятку водителю и пешеходу о «золотом» правиле дистанции.

Гипотеза

Тормозной путь зависит от скорости транспортного средства и от коэффициента сцепления его шин с дорогой.

Методы исследования:

1. Изучение специальной литературы.

2. Проведение опроса общественного мнения

3. Проведение эксперимента

4. Вывод и обоснование его с точки зрения физики.

1. Основная часть

1.1. Моя будущая профессия

Водитель – это квалифицированный специалист, управляющий разными видами транспорта. Особенность профессии водителя заключается в том, что на сегодняшний день, пожалуй, не найдется ни одной отрасли, в которой бы не требовались профессионалы в этой специальности. В зависимости от характера предприятия и от возможностей и желания самого шофера он может заниматься как грузовыми, так и пассажирскими перевозками.

Для работы водителем необходимо не только уметь управлять автотранспортным средством, но и отлично знать все правила дорожного движения. На пути могут возникнуть всякого рода непредвиденные ситуации. Обязанности водителя сводятся не только к доставке пассажиров или груза из пункта «А» в пункт «Б». Он также отвечает за исправность транспортного средства, за соблюдение всех правил перевозок, и даже за заполнение отчетной документации. Поэтому человек, севший за руль машины, обязан обладать знаниями о техническом устройстве авто, чтобы иметь возможность определить и устранить элементарные неполадки.

Количество автомобилей быстро растет, а их устройство модернизируется, становясь все более сложным. Востребованность профессии водителя на рынке труда довольно высока. Несмотря на то, что сегодня у многих есть водительские права, далеко не все могут похвастаться безукоризненными навыками вождения.

Как и в любой другой сфере деятельности, в профессии водителя есть свои плюсы и минусы. К плюсам можно отнести высокий спрос на эту специальность и неплохие заработки. К минусам – постоянное напряжение, а порой и монотонность.

Людям, решившим посвятить себя этой профессии, необходимо в первую очередь знать правила дорожного движения, устройство автотранспортного средства и все особенности технического обслуживания машины, а самое главное – уметь создать безопасное пространство вокруг средства повышенной опасности, автомобиля.

1.2. Физика в моей профессии

Знание физики в профессии водителя связано с устройством и работой автомобиля, безопасностью движения, грамотной эксплуатацией автомобиля. Задайте себе вопрос: А почему автомобиль, который развивает большую скорость, имеет такую обтекаемую форму? На этот вопрос легко ответит раздел физики - аэродинамика. При движении автомобиля через атмосферу, он вытесняет окружающий воздух и воздух оказывает ему сопротивление. Чем обтекаемее его кузов, тем меньше сопротивление движению и расход топлива. Идеальной обтекаемостью обладает каплевидное тело. При движении оно плавно рассекает воздушные потоки, которые затем беспрепятственно, без разрывов, смыкаются в его «хвосте». При движении значительная часть мощности двигателя тратится на преодоление сопротивления воздуха. Чем выше скорость, тем выше и сопротивление (а значит и расход топлива). Поэтому если вы снизите скорость даже на 10 км/ч, сэкономите до 1 л на 100 км. При этом потеря времени будет несущественной.

Выезжая на дорогу, совсем не надо быть ученым-физиком, но разбираться в основах вождения и аэродинамики должен каждый человек, решивший сесть за руль автомобиля.

Всем нам хорошо известна карусель, где сиденья подвешены на цепях. При вращении эти сиденья стремятся уйти на своей гибкой подвеске по направлению от центра вращения, образуя угол вплоть до девяноста градусов по отношению к вертикали под действием центробежной силы. Точно так же и на автомобиль, движущийся по окружности, воздействует центробежная сила, стремящаяся вытолкнуть его наружу поворота. При этом следует учитывать, что центробежная сила тем больше, чем больше масса машины и ее скорость. Но здесь есть одно “но”. Увеличивая скорость движения по окружности или в повороте в два раза, вы увеличиваете центробежную силу в четыре раза. Это надо знать и снижать скорость, входя в поворот.
Если силовое замыкание между колесами машины и дорогой недостаточно, то автомобиль как раз благодаря воздействию на него центробежной силы в повороте может уйти в занос (неуправляемое скольжение передних или задних колес в зависимости от привода автомобиля — переднего или заднего). Чревато заносом в повороте и резкое, неграмотное управление тормозными механизмами, газом и рулем. Это надо учитывать перед вхождением в поворот и ни в коем случае не тормозить резко на дуге, не прибавлять резко газ и не уменьшать по возможности радиус поворота. Все это может делать, да и то с оговорками, только специально подготовленный водитель, прошедший курс экстремального вождения и знающий правила прохождения поворотов в управляемом заносе, или автогонщик, но ни в коем случае не новичок за рулем. Поэтому в каждой поездке водитель просто обязан “прочитывать” дорогу, то есть учитывать силовое замыкание (сухо, снег, лед, вода и так далее) и грамотно выбирать скорость в поворотах или при перестроениях. Необходимо знать основы физики движения. Они помогают лучше понять процесс вождения и причины возникновения аварийных ситуаций при управлении автомобилем.

Большинство водителей считают, что тормозной путь зависит от массы. Речь идет о кратчайшем, экстренном, то есть минимально возможном тормозном пути. То есть о тормозном пути при торможении на грани блокировки колес. В современных машинах при таком торможении срабатывает АБС (антиблокировочная система тормозов), а классические машины либо срываются в «юз», либо остаются на грани «юза», в зависимости от действий водителя.Утяжеляя машину, мы, с одной стороны, увеличиваем ее инертность и осложняем торможение. С другой стороны, мы сильнее прижимаем шины к дороге, увеличиваем сцепление шин с дорогой и повышаем тормозные возможности машины. Эти два эффекта компенсируют друг друга в равной степени, и, в конечном итоге, масса не влияет на длину тормозного пути.

Согласно второму закону Ньютона замедляющая сила F при торможении вызывает не равное нулю ускорение a=F:m. То - есть, с какой бы силой F не тормозила машина, всегда будет тормозной путь S и время торможения t. Основной тормозной путь автомобиля можно определить по формуле:

S = V²о/2gµ,

где:

S - тормозной путь в метрах;

Vо - скорость движения автомобиля в момент начала торможения в м/сек;

g - ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/с²;

µ - коэффициент сцепления шин с дорогой.

Из формулы видно, что тормозной путь зависит только от скорости и коэффициента сцепления шин с дорогой. Однако значение последнего может измениться в зависимости от вида и состояния дорожного покрытия, типа шин автомобиля и давления воздуха в них.

2. Экспериментальная часть

2.1 Исследование общественного мнения (приложение 1)

2.1.1 Исследование наличия транспортных средств в семьях учащихся и работников МБОУ СОШ п.Сидима

Таблица 1

Вывод: Опрос показал, что практически 2/3 семей имеют транспортные средства.

2.1.2. Представляет ли транспортное средство опасность

Таблица 2

Вывод: Практически все видят в транспортном средстве опасность.

2.1.3.Опасность транспортного средства зависит ли от скорости

Таблица 3

Вывод: Большинство опрошенных, видят в скорости большую опасность.

2.1.4. Зависит ли тормозной путь от качества дорожного покрытия

Таблица 4

Вывод: Большинство опрошенных видят причину изменения длины тормозного пути в скорости, но есть и такие которые видят зависимость его от качества дороги.

2.2 Эксперимент

2.2.1. Теоретическое исследование тормозного пути от скорости (приложение 2

Научиться правильно тормозить или притормаживать на мотоцикле — задание не из легких. Можно тормозить передним, задним или обоими колесами одновременно, также используется торможение двигателем или юзом. Если затормозить неправильно на большой скорости, то можно очень легко утратить равновесие. Поэтому скорости исследования взяты небольшие (хотя мотоцикл ИЖ-Планета 5 может развивать скорость до 100 км/ч)

Рассчитаем тормозной путь мотоцикла на укатанном снегу по физической формуле S = V²о/2gµ, где µ- коэффициент трения скольжения (приложение 3)

(при подсчете км/ч переводим в м/с, для этого км/ч:3,6=м/с)

Для скорости 10 км/ч S₁=7,84/4 =2 м

Для скорости 20 км/ч S₂=31,6/4 =7,8 м

Для скорости 30 км/ч S₃=68,9/4 = 17,2м

Для скорости 40 км/ч S₄=121/4 =30,25 м

Для скорости 50 км/ч S₅=196/4 =49 м

Видно, что при увеличении скорости движения по укатанному снегу тормозной путь увеличивается.

Произведем расчет тормозного пути для обледенелого участка дороги

Для скорости 10 км/ч S₁=7,84/2 =4 м

Для скорости 20 км/ч S₂=31,6/2 =15,6 м

Для скорости 30 км/ч S₃=68,9/2 = 34,4м

Для скорости 40 км/ч S₄=121/2 =60,5 м

Для скорости 50 км/ч S₅=196/2 =98 м

То же самое происходит и с движением по обледенелой дороге, но тормозной путь становится еще больше. Значит, тормозной путь зависит не только от скорости, но и от дорожного покрытия, коэффициента сцепления шин с дорогой.

2.2.2. Экспериментальное подтверждение зависимости тормозного пути от скорости и качества дорожного покрытия (приложение 4)

Таблица 5

Вывод: Из данных полученных нами во время эксперимента видно, что чем больше скорость, тем длиннее тормозной путь. И чем хуже дорога и ниже коэффициент сцепления шин мотоцикла с дорогой тем длиннее тормозной путь.

3. Заключение

Я провел серию экспериментов, которые подтвердили мою гипотезу. Теперь я точно знаю, от чего зависит тормозной путь: от скорости и коэффициента сцепления шин с дорогой.

В ходе работе я выяснил, какую дистанцию нужно соблюдать для собственной безопасности и безопасности всех участников дорожного движения, как определить нужную дистанцию экспериментальным и теоретическим методами в зимний период времени.

Мое исследование будет интересно будущим водителям, а так же пешеходам. Так как опасность от несоблюдения правила дистанции грозит им в первую очередь.

По результатам своего исследования я создал буклет-памятку для водителей и пешеходов о «золотом» правиле дистанции. (приложение 5)

В дальнейшем, я планирую выяснить зависимость безопасной длины тормозного пути от уровня видимости.

4. Вывод

Исследования показали, что тормозной путь зависит от скорости и от коэффициента сцепления шин с дорогой. Поэтому для обеспечения безопасности движения в любых дорожных условиях нужно помнить о величине тормозного пути и помнить, что он должен быть меньше расстояния видимости. Необходимо строго соблюдать скоростной режим. Для остановки транспорта требуется время и пространство. Об этом следует помнить во избежание ДТП как водителям, так и пешеходам. Нельзя переходить дорогу перед близко идущим транспортом. Многих аварий можно было бы избежать, если бы все следовали золотому правилу: помни, что существует инерция и любое движение не прекращается мгновенно.

5. Список используемой литературы

1. Гуревич П.В., Меламуд Р.А. «Тормозное управление автомобилем», Москва, «Транспорт», 1978 г.

2. Иванов А.С., Проказа А.Т. Мир механики и техники: Кн. для учащихся. – М.: Просвещение, 1993.

3. Касьянов В.А. Физика 10 класс.- М.: Дрофа, 2003, 412 с.

4. https://ceiis.mos.ru/presscenter/news/detail/5767103.html

5. https://www.sites.google.com/site/opatpofizike/teoria/-pritormozi/statistika-dtp-po-aroslavskoj-oblasti-za-2013-god

6. https://www.zr.ru/content/articles/911520-bezopasnaya-distantsiya-ona-voo/

7. https://voditeliauto.ru/voditeli-avtomobilej/populyarnaya-professiya-voditel.html

Приложение 1

Анкета

Приложение 2

Приложение 3

Таблица1. Значения коэффициента сцепления в зависимости от состояния и вида дорожного покрытия

Приложение 4

Приложение 5