www.tranzistor.sk www.tranzistor.cz

Hľadať

Newsletter zadarmo



Všeličo zaujímavé Teória šmyku

Teória šmyku

Ohodnoť tento článok
(2 hodnotení)

Konečne je leto a na cestách je viac motoriek a športových áut. Určite ste si všimli, že niektoré z nich majú poriadne široké kolesá. Trochu som sa nad tým zamyslel spravil pár experimentov a výpočtov a moje závery sú uvedené v tomto článku. Je to znovu jeden z článkov, ktorý sa snaží vyvrátiť zažité a nepravdivé závery javiace sa ako úplne zrejmé.

Väčšina ľudí by očakávala, že širšie pneumatiky budú lepšie držať na ceste a budú zabraňovať šmyku. Je tomu ale naozaj tak?

Neviem síce presne definovať čo znamená lepšie držať na ceste, šmyk sa ale definuje pomerne jednoducho. Šmyk vzniká vtedy, keď sa dve plochy, ktoré sa dotýkajú voči sebe hýbu nenulovou rýchlosťou. Znamená to, že časť kolesa, ktorá sa dotýka vozovky sa po tejto vozovke posunie z miesta A do miesta B pričom sa počas tohoto pohybu stále vozovky dotýka. Samozrejme, že to isté platí aj keď sa dotýka snehu, ľadu alebo vody, ktorá je súčasťou vozovky.

Tak na čo si vsadíte vy? Zabraňujú širšie pneumatiky šmyku alebo nie?

Môj experiment pozostáva z naklonenej roviny, na ktorej je umiestnený predmet. Tento predmet sa pri určitom sklone začne šmýkať. Testoval som závislosť trecej plochy, a hmotnosti predmetu. Výsledky sú zrejmé z videa.

Ako prvú som na naklonenej rovine uviedol do šmyku prázdnu krabičku. Do šmyku sa dostala pri výške 20cm, čo zodpovedalo zhruba 25 uhlovým stupňom.

Následne som chcel overiť, či je šmyk závislý od hmotnosti. Do krabičky som dal pomerňe ťažkú izolačnú pásku. Žiadna zmena sa neprejavila.

Potom som testoval, či je šmyk závislý od toho či je  krabička otočená na šírku alebo na dĺžku. Asi už tušíte, že žiadna zmena.

Možno, že záleží od plochy. Rozstrihol som teda krabičku na dve časťi. Jasné žiadna zmena.

Polovičná krabička po šírke. Žiadna zmena.

 

Polovičná krabička so záťažou. Zase žiadna zmena.

 

Už to je tak. Prechod do šmyku nezávisí od veľkosti styčnej plochy ani od hmotnosti telesa. Závisí len od charakteru trecej plochy (drsnosť, hladkosť, mokrosť, prašnosť, lepivosť ...)

Záver:

Takže ako to je. Sú široké kolesá len frajerina, alebo majú aj nejaké zmysluplné funkčné vlastnosti? Nechám to zase na vás, skúste si potrápiť svoje mozgové závity a napíšte.

Objavte fyziku Objavte fyziku 22.99 € (vrátane DPH 20 %) do košíka

 


 

Vysvetlenie:

 

Schéma mojej naklonenej roviny. F1 je sila tiaže môjho telesa. Táto sila je rozložená na sily F3 a F2. Sila F3 tlačí teleso kolmo k podložke. Sila F2 ťahá teleso smerom rovnobežne s podložkou. Sila Ft je sila trenia, ktorá bráni telesu zošmyknúť sa po podložke.

1. Ak je sila Ft väčšia ako sila F2 teleso sa po podložke šmýkať nebude. Ak bude sila F2 väčšia ako sila Ft teleso sa po podložke smýkať bude.

2. Sila trenia Ft = k * F3, kde k je koeficien trenia. Tento koeficien je rôzny pre rôzne materiály a povrchy materiálov. F3 je kolmá sila medzi týmito materiálmy.

3. F2 = sin(β) * F1

4. F3 = cos(β) * F1

5. Z bodov č. 1 a č. 2 je jasné, že objekt sa začne šmýkať ak Ft < F2, pričom Ft = k * FKeď dosadíme za Ft dostaneme k * F3 < F2

Použitím vzorcov z bodu 3 a 4 a ich dosadením dostávam: k * cos(β) * F1 < sin(β) * F1

6. Ako ste si určite všimli sila F1 je na obidvoch stranách nerovnice a môžem ju teda eliminovať z čoho dostávam nerovnicu k * cos(β) < sin(β)

Táto nerovnica ako vidíte nie je závislá ani od plochy ani od hmotnosti a preto v mojom experimente nie je plocha ani experiment podstatný.

 

 

7. Pri aute je to ale inak. Trecia sila Ft je pri aute konštantná. Ak je auto na vodorovnej ceste tak sa rovná Ft = k * F kde F = m*g Čiže Ft = k * m * g Trecia sila v prípade auta je konštantná a závisí od hmotnosti. Sila, ktorou pôsobí pneumatika na cestu závisí od výkonu motora a zošľapnutia plynu, ak je sila motora a zošľapnutie plynu, ktoré sa prenesie na pneumatku väčšia ako trecia sila pneumatika začne šmýkať. 

 

Z bodu 7 je jasné, že trecia sila v prípade auta závisí od hmotnosti. Nie je tam ale zrejmé, že by mala závisieť aj od plochy pneumatiky viete prečo?

 

Posledná zmena Sobota, 01 Október 2011 15:00

Akcia

sale closed

Telefonické objednávky

PO - NE 8:00 - 18:00

0903 404425

skype: kocalka