Ускорение при равноускоренном прямолинейном движении

Как динамика разгона автомобиля влияет на безопасность?

Как ни странно, динамика разгона автомобиля напрямую влияет на безопасность. Знаете, почему? Все дело в том, что очень часто на дороге происходят аварии по причине того, что какой-то автомобиль не успел завершить маневр. Но почему многие водители не успевают завершить маневр на дороге? Например, обгон. Как раз причина – в динамике разгона машины. Просто многие водители в момент начала обгона часто ошибочно полагают, что успеют его завершить, но в итоге их самоуверенность играет с ними злую шутку. 

Да, быстрая динамика разгона в современном мире требуется не часто. Особенно в городе. Но чем мощнее и динамичнее автомобиль, тем меньше рисков аварии из-за маневров на дороге. Особенно при обгоне. 

Кстати, в современном мире большинство автопроизводителей предлагают нам более широкий выбор автомобилей. Сегодня вы можете выбрать одну и ту же модель, но с разными моторами. Естественно, чем меньше мощность мотора, тем дешевле будет стоить машина. То есть в наши дни производители предлагают нам одинаковые модели под разный размер кошелька и разные предпочтения автолюбителей.

Чем грозит самопроизвольное ускорение авто?

Самопроизвольное ускорение автомобиля происходит внезапно для водителя и часто приводит к печальным последствиям, в том числе со смертельным исходом. Оказавшись в сложной ситуации, автомобилисты попросту не понимают, как сбросить обороты двигателя и остановить взбунтовавшийся автомобиль, в особенности если речь идёт о машине с автоматической трансмиссией. В случае с мощными и тяжёлыми транспортными средствами ситуация усугубляется тем, что их тормоза не способны эффективно осадить вышедший на максимальный крутящий момент двигатель — автомобиль продолжит ехать, даже если вы приложите к педали тормоза усилие в сотни килограммов.

Передвигаемся и перемещаемся

С точки зрения физики перемещение возникает при переходе какого-то объекта из точки 1 в точку 2. Попросту говоря, перемещение — это пройденное объектом расстояние. Рассмотрим, например, движущийся вдоль линейки мячик для игры в гольф, который показан на рис. 3.1. Допустим, что сначала мячик находится возле отметки 0 (схема А).

Пока что все в порядке. Допустим, что мячик сместился на новое место, например на 3 метра вправо (схема Б). В таком случае говорят, что мячик переместился, или произошло перемещение. В данном случае перемещение равно 3 метрам. В исходном положении мячик находился на отметке 0 метров, а в конечном положении — на отметке +3 метра.

В физике перемещение часто обозначают символом ​\( s \)​, т.е. в данном случае \( s \) равно 3 метрам.

Ученые любят очень подробно описывать разные ситуации. Например, исходное положение часто обозначают символом\( s_0 \)(или, в англоязычной литературе,\( s_i \) где ​\( i \)​ обозначает “initial”, т.е. исходный). А конечное положение часто обозначают символом \( s_1 \) (или, в англоязычной литературе, \( s_f \) где ​\( f \)​ обозначает “final”, т.е. конечный). Таким образом, положения на схеме А и схеме Б на рис. 3.1 выражаются символами \( s_0 \) и \( s_1 \) соответственно. А перемещение \( s \) между ними равно их разности, т.е. конечное положение минус исходное положение:

Обратите внимание, что \( s \) отрицательно!

В качестве начальной точки можно выбрать отличное от 0 положение. Например, для перехода между исходным положением на схеме А на рис. 3.1 и конечным положением на схеме В получим следующее перемещение:

Величина перемещения зависит от выбора начальной точки. В простых задачах выбор начальной точки очевиден, а как быть в более сложных случаях, например, когда движение происходит не вдоль линейки?

Разбираемся с осями

В реальном мире объекты редко движутся вдоль линеек, как мячик для гольфа на рис. 3.1. Часто движение происходит в двух или даже трех измерениях пространства. Чтобы измерить движение в двух пространственных измерениях, нужно иметь две пересекающиеся линейки, которые называются осями. Горизонтальную ось называют осью X, а вертикальную — осью Y, а при движении в трехмерном пространстве используют еще одну ось Z (если представить, что оси X и Y лежат в плоскости страницы, то ось Z как бы “торчит” из нее).

На рис. 3.2 показан пример движения мячика для гольфа в двумерном пространстве. Мячик движется из центра рисунка в верхний правый угол.

Используя оси, можно сказать, что мячик передвинулся на +4 метра по оси X и на +3 метра по оси Y. Новое положение мячика обозначается парой чисел (4; 3), где первое число относится к оси X, а второе — к оси Y, т.е. оно выражается в формате \( (x,y) \).

Чему равно перемещение? Изменение положения по оси X обозначается символом ​\( \Delta x \)​ (греческий символ ​\( \Delta \)​ произносится “дельта” и означает “изменение”) и равно: конечное положение минус исходное положение. Если мячик стартует из центра рисунка, т.е. из положения (0; 0), то изменение положения по оси X равно:

Аналогично, изменение положения по оси Y равно:

Допустим, что нужно вычислить величину суммарного перемещения по обеим осям X и Y. Иначе говоря, насколько далеко удалился мячик от исходного положения в центре рисунка? Это можно подсчитать на основе теоремы Пифагора, т.е. выполнить следующие вычисления:

Итак, величина перемещения мячика равна 5 метрам.

Измеряем скорость

В предыдущих разделах рассматривалось движение в одном или двух пространственных измерениях. Однако реальные перемещения происходят за некоторый промежуток времени, т.е. с некоторой скоростью. Например, за какое время произошло перемещение на рис. 3.1 из исходного положения в конечное положение: за 12 лет или 12 секунд?

Остальная часть этой главы посвящена измерению скорости перемещений. Аналогично измерению перемещения в пространстве, можно измерять разницу во времени между началом и концом движения, которая обычно выражается следующим образом:

Здесь ​\( t_1 \)​ обозначает конечное время, ​\( t_0 \)​ — начальное время, а их разность — количество времени, необходимого для перемещения, например движения мячика от начального к конечному положению. Когда ученые хотят узнать, насколько быстро происходит это событие, то фактически это значит, что они хотят измерить скорость.

Высокие обороты

Сказанное выше может подтолкнуть на мысль о том, что двигатель лучше хорошо раскручивать, нежели недокручивать. Это позволит при необходимости получать быструю отдачу от двигателя при нажатии педали газа.

Да, обгонять и совершать манёвры действительно лучше при высоких оборотах. Но тут всё достаточно условно и неоднозначно. Если постоянно крутить мотор выше нормы, тогда можно столкнуться с некоторыми проблемами.

В любом случае на автомобиле есть тахометр. На тахометре отображена зона оборотов зелёного и красного цвета. Приближаясь максимально к красной зоне или оказываясь в ней, обороты считаются повышенными.

При активной работе мотора на высоких оборотах увеличивается нагрузка на все узлы и системы. Повышается температура ДВС, растёт нагрузка на систему охлаждения. Двигатель быстрее изнашивается и может перегреться.

Эксплуатация в условиях повышенных оборотов заставляет тщательнее выбирать моторное масло и чаще его менять. Даже высококачественная синтетика под нагрузкой и при высоких постоянных температурах быстро теряет свои смазывающие и защитные свойства, она не справляется с защитой деталей мотора. Отсюда износ и проблемы с ДВС.

Основные причины вибрации двигателя на холостых оборотах

Неустойчивая работа двигателя на холостом ходу может быть вызвана несколькими причинами. Основных причин — 3 (три):

• неисправности текущего характера в самом двигателе (например, троит мотор), а вот причин его «троения» может быть множество;
• естественный износ деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ) в процессе эксплуатации, когда их вес начинает отличаться от нормированного заводом изготовителем автомобиля (или двигателя);
• ослабление или поломка деталей и узлов креплений ДВС.

Троит мотор

Двигатель может сбоить по самым разным причинам:

1. Система питания.

1. В зависимости от типа вашего ДВС (дизель или бензин/газ), в зависимости от типа системы питания (карбюратор либо впрыск) — в цилиндры двигателя может попадать разное количество топливной смеси и разный ее состав. Когда система зажигания пытается ее воспламенить (различную по составу в разных цилиндрах), то могут возникать, и обязательно возникают, паразитные и/или аритмичные возгорания, отсюда и вибрация двигателя на холостых оборотах, и не только утром.
2. В силу естественного износа деталей ЦПГ двигателя в разных цилиндрах со временем образуется разная компрессия, отсюда нестабильная работа двигателя на холостых оборотах, и не только на холостых.
3. В силу загрязнения жиклёров (в карбюраторной системе питания) или форсунок (во впрысковом инжекторном моторе) также может образовываться разный состав топливной смеси с большим или меньшим соотношением объема воздуха к количеству топлива. Это — также причины вибрации автомобиля.
4. Аналогичные причины влияют и на работу дизельного мотора, тем более, что на воспламенение топливной дизельной смеси существенно влияет давление в топливной системе, которое обеспечивает такой важный узел как Топливный насос высокого давления. Он у специалистов так и называется — ТНВД. Вот вам еще причины вибрации автомобиля.

1. Система зажигания (для бензиновых и газовых ДВС).

1. Когда вибрирует двигатель на холостых (независимо от типа зажигания, батарейное оно или электронное), то причины зачастую кроются в «разнобойном» искрообразовании. Сбои проявляются как в механизмах прерывания искры, так и на этапах ее распределения по цилиндрам.
2. От состояния компонентов системы зажигания может зависеть также и сила (энергия) самой искры, причем не только на выходе из катушки зажигания (или катушек зажигания, если их несколько), но и на электродах свечей. Это — еще одна причина, почему вибрирует двигатель на холостых. И — повторюсь в очередной раз — не только на холостых оборотах и/или не только ранним утром.
3. Вибрация в автомобиле может возникать и от состояния самих свечей, и в первую очередь от величины зазора между электродами — центральным и боковым (или боковыми, если свеча имеет их несколько). Обычно и чаще всего выгорает центральный электрод. Если эти зазоры будут разными на разных свечах, даже в пределах десятых долей миллиметра, а именно так это и происходит, то и данный параметр также может являться причиной вибрации ДВС.

На качество искры, а, следовательно, и на механизм воспламенения топливной смеси, влияют еще и такие факторы, как:

• состояние проводов высокого напряжения,
• состояние катушки (или катушек) зажигания,
• короткие замыкания на массу,
• пробои высокого напряжения в самых разных и самых неожиданных местах.

По этим и по многим другим причинам вибрирует двигатель на холостых, и не только на холостых оборотах, и не только (повторюсь) по утрам.

Авторазгон в BIOS’е и разгон из ОС

К 2001 разгон уже стал состоявшимся явлением, и индустрия начала зарабатывать на нем деньги – появились материнские платы для оверклокеров с расширенными возможностями конфигурирования системы, а в бюджетном сегменте стали выпускаться материнские платы с пунктом авторазгона в BIOS’е. Эта функция в автоматическом режиме пыталась разогнать процессор: немного повышала частоту, производила тест стабильности, снова немного повышала, и так до тех пор, пока не упиралась в какое-нибудь «узкое место» системы, например, в память. Доверять такому автоматическому разгону можно было примерно в трети случаев.

Для обычного пользователя, который решил получить немного «лишних» мегагерц, за те же деньги покупать дорогую оверклокерскую железку не было никакого смысла, поэтому на просторах Интернета стали появляться самопальные утилиты, которые позволяли разогнать даже бюджетную материнскую плату без соответствующих функций. Дело в том, что за выставление частот на плате отвечает специальный чип. В 2001 году появились модели с возможностью программного управления, таким образом, частоту процессора стало возможным изменять хоть из BIOS’а, хоть из операционной системы через драйверы, работавшие с этой микросхемой. Одной из наиболее известных в силу своей функциональности утилит былаCPUCool немецкого
программиста Вольфрама Подиена. Она позволяла настраивать частоту шины, отслеживать температуру и напряжение на ядре, мониторить загрузку процессора и многое-многое другое. Таким образом, стало очевидно, что функции разгона могут стать серьезным аргументом в конкурентной борьбе. С этого момента начинается бурное развитие фирменных технологий автоматического разгона.

Как определяется динамика автомобиля, и как она связана с расходом топлива?

https://youtube.com/watch?v=ilC_30kSh7s

Как правило, динамику разгона в большинстве случаев определяет автопроизводитель во время специальных тестов. Обычно испытание на скорость разгона проходит на специальной динаметрической автодороге. Во время этого испытания тестируемый автомобиль проезжает определенную дистанцию, разгоняясь до 100 км/час. Сначала движение осуществляется в одну сторону, затем в другую.

Естественно, показатель динамики разгона зависит и от класса автомобиля, и от мощности двигателя. Не последнюю роль играет и тип коробки передач, которая передает крутящий момент на колеса. Также на скорость разгона автомобиля влияют аэродинамические характеристики кузова. 

Итак, мощность двигателя в первую очередь влияет на максимальный крутящий момент (сила). И, как правило, чем больше мощность мотора, тем выше в нем крутящий момент. Таким образом, автомобили с более мощными двигателями более динамичные.

Кстати, тип двигателя не влияет обычно на динамику разгона

То есть неважно, какой двигатель стоит под капотом вашего авто – дизель или бензин. Если мотор имеет большую мощность, то автомобиль будет более динамичным

Что касаемо коробки передач, то раньше считалось, что механическая коробка передач быстрее автоматической передает крутящий момент от двигателя на колеса. Соответственно, раньше автомобили с МКПП разгонялись быстрее с 0-100 км/час.

Сегодня утверждать это нельзя. Дело в том, что современные автоматические или полуавтоматические трансмиссии – сложные электронные устройства, управляющиеся компьютером, который по реакции значительно опережает реакцию даже профессионального водителя. То есть современные АКПП быстрее переключают передачи, чем человек. Следовательно, многие новые автоматические трансмиссии опережают переключение передач в механических коробках. 

Самыми быстрыми по разгону автомобилями, как правило, являются спорткары и различные люксовые седаны и внедорожники, которые зачастую комплектуются новейшими мощными моторами и сложными коробками передач. В основном в таких автомобилях мощность двигателей начинается от 200 л. с. 

Особый класс автомобилей с мощными двигателями начинается с мощности 250 л. с. Правда, автомобили с такой мощностью подлежат немаленькому налогообложению. Например, ставка транспортного налога на автомобили мощностью более 250 л. с. самая высокая в стране. Но, как правило, тех, кто может себе позволить купить автомобиль мощностью 250 л. с., не особо волнует ставка транспортного налога. Ведь купить мощный люксовый автомобиль могут сегодня только состоятельные водители.

В большинстве своем автомобили мощностью более 250 л. с. имеют динамику разгона с 0-100 км/час в среднем от 4 до 7 секунд. Автомобили, которые разгоняются быстрее 4 секунд, имеют очень большую мощность и стоят огромных денег. В этом диапазоне разгона представлены в основном одни премиальные спорткары.

Что касаемо динамики разгона обычных автомобилей, которые массово используются большинством автолюбителей, то в среднем такие автомобили разгоняются с места до 100 км/час примерно от 9 до 11 секунд. В секундах это небольшая разница, если сравнивать с более дорогими премиальными автомобилями. Но на дороге это огромная разница. Хотя для среднестатистического движения в городе динамики разгона в 10 секунд вполне достаточно. Больше и не нужно.

А как насчет минивэнов и внедорожников? Какой разгон у этого типа автомобилей? Большинство внедорожников и минивэнов не отличаются какой-то особо быстрой динамикой. В целом у реальных недорогих внедорожников и минивэнов разгон достаточно спокойный. Средний диапазон разгона до «сотни» – 11-13 секунд. Но этому классу автомобилей этого вполне достаточно, поскольку они предназначены для неторопливой езды в городе. Для внедорожников важна не динамика разгона, а возможности на бездорожье, по которому зачастую нужно передвигаться на небольшой скорости. 

ТОП быстрейших машин по разгону: 0 — 100 км/час (в 2022 году)

За последние годы автопроизводители добились колоссальных технологических достижений, которые позволили им создавать не только качественные, надежные и современные автомобили, но и снизить их расход топлива и увеличить мощность спортивных автомобилей. Также вместе с этим увеличилась максимальная скорость автомобилей, что послужило основой для измерения будущих возможностей и возможностей самого автомобиля. Сегодня, чтобы узнать, насколько мощнее стал тот или иной автомобиль, проще всего измерить динамику его разгона с места до 100 километров, а не измерять ту же максимальную скорость.

Bugatti Veyron Super Sport

Если вы действительно ищете для себя быстрый автомобиль, эта модель автомобиля открывает нашу тройку лидеров по мощности и скорости. Максимальная скорость этой модели Bugatti Veyron Super Sport составляет 431 км/ч. Он разгоняется от 0 до 100 км/ч всего за 2,5 секунды. Автомобиль заднеприводный. Мощность автомата – 1200 л.с., максимальный крутящий момент – 1500 Нм. Все это стало возможным благодаря двигателю W16 объемом 8 литров.

Ariel Atom V8

Замыкает наш рейтинг самых быстрых машин мира американский спорткар Ariel Atom V8. Этот автомобиль способен разгоняться от 0 до 100 км/ч всего за 2,3 секунды, а все благодаря своему 3,0-литровому восьмицилиндровому двигателю. Максимальная скорость автомобиля составляет 270 км/ч, что достигается за счет мощности в 500 л.с. Его стоимость начинается от 225 000 тысяч американских долларов. Всего планируется выпустить 25 автомобилей.

McLaren P1

Но это еще не все. Этот автомобиль является гибридом. Автомобиль также оснащен электродвигателем, что позволяет экономить топливо. Хотя для тех, кто купит этот гиперкар, это не имеет значения, мы думаем, что это не имеет значения. В результате пройденных испытаний на трассе автомобиль показал разгон с 0 до 100 км/ч, как и модель Porsche 911 Turbo S, за 2,6 секунды.

Saleen S7 Twin Turbo

Saleen S7 Twin Turbo — суперкар, который вряд ли появится на дорогах общего пользования. Да, он едет быстро, но он может делать это только по прямой. Автомобиль имеет плохую управляемость, поэтому неподготовленный человек не сможет им управлять. Несмотря на это, автомобиль может развивать максимальную скорость 399 км/ч, при этом его мощность составляет 550 лошадиных сил при 6400 об/мин.

Porsche 911 Turbo S

Компания Porsche также разработала собственного монстра: 911 Turbo S мощностью 560 л.с., способного разогнаться до 100 км/ч за 2,6 секунды (результат прошедших реальных дорожных испытаний). Хотя сама немецкая компания в технических характеристиках автомобиля заявляет о разгоне этого автомобиля с 0 до 100 км — за 2,9 секунды.

Что действительно отличает этот автомобиль от других спортивных автомобилей, так это уровень роскоши, который Porsche вложил в свой автомобиль. Особенности машины: -полный привод, адаптивная аэродинамика и активное управление задними колесами, что выходит за рамки понятия простого комфорта в спортивном автомобиле. Благодаря быстро вращающимся активным задним колесам этот 911 Turbo S стал грозным и серьезным конкурентом на трассе для многих спортивных автомобилей.

Lamborghini Aventador

Еще одна модель автомобиля Lamborghini. Ориентировочная цена этой модели Aventador начинается от 400 000 тысяч долларов США. Автомобиль оснащен двигателем V12, способным развивать скорость до 100 км/ч за 2,7 секунды. Его максимальная скорость составляет 350 км/ч.

Благодаря тем же аэродинамическим элементам и углеродному волокну этот Lamborghini Aventador начинает напоминать нам обводы самого Stealth Fighter, и совсем не похож на уличный спорткар. Многие специалисты утверждают, что эта модель автомобиля слишком шумная. Что еще можно ожидать от этого спортивного автомобиля..?

Caparo T1

Этот автомобиль оснащен в центре 3,5-литровым турбированным двигателем V8 мощностью 575 л.с. Он похож на болид Формулы 1. Этот спортивный автомобиль способен разогнаться до 100 километров всего за 2,5 секунды. Автомобиль был разработан теми же инженерами, которые разрабатывали McLaren F1.

Porsche 918 Spyder

Очередная победа над скоростью Porsche. Это друзья автомобиля 918 Spyder стоимостью около 840 000 тысяч долларов США (без учета доставки в Россию). Его мощность составляет 887 л.с. Разгон до сотни за 2,4 секунды. Машина оснащена 7-ступенчатой ​​коробкой передач с двойным сцеплением. Кроме того, данная модель автомобиля является гибридной, что позволяет экономить топливо. На электродвигателе машина может проехать 30 км. Максимальная скорость автомобиля составляет 340 км/ч.

Этот технический факт поразил даже критиков гибридных автомобилей.

Как динамика разгона влияет на расход топлива?

https://youtube.com/watch?v=5T3gx4jyrio

Как правило, в основное время мы не вжимаем педаль газа в пол, для того чтобы тронуться с места со светофора. Но если вам необходимо разогнаться с места за минимальное количество времени, то необходимо с большей силой надавить на педаль газа. В этом случае машина начнет разгоняться динамичнее. Но, как говорится, в жизни за все нужно платить. Помните, что при максимально возможной для вашей машины динамике разгона вы расплатитесь рублем. Нет-нет, мы не о штрафах за превышение скорости. Речь идет о расходе топлива, который вырастает чуть ли не в 2 раза при быстром разгоне с места.

Самое интересное, что производители в своих технических характеристиках стараются не указывать расход топлива при динамичном разгоне автомобиля с 0-100 км/ч, скрывая этот показатель своими обычными спецификациями потребления топлива в городе, на шоссе и в смешанном цикле. 

Последствия для машины

Кардан пробил корпус коробки передач

Симптомы, при которых наблюдается биение и вибрации кузова автомобиля при наборе скорости, требуют тщательной диагностики и оперативного устранения. Изначально этот фактор создает определенный уровень дискомфорта при поездке. Наблюдаются неприятные вибрации руля, распространяющиеся от передней части автомобиля по всему салону, усиливается общий шум. Если ситуацию систематически игнорировать, это приведет к снижению общего уровня устойчивости машины и прогрессированию поломки, что в итоге заставит вас проводить дорогой ремонт.

Когда машина вибрирует при наборе скорости, возникают очевидные последствия, которые приводят к существенным повреждениям ее различных деталей:

1. При проблемах с подушками двигателя регулярная тряска создает неполадки в моторе.
2. Вибрации трубы выхлопа приводят к ослаблению ее соединений и последующему их разрушению. Впоследствии придется менять всю выхлопную систему.
3. Детали салона, не переносящие постоянной тряски, постепенно изнашиваются. Трение жесткого пластика о другие элементы способствует этому.
4. Уплотнители не любят вибрации, поэтому будут трескаться и провоцировать утечку технических жидкостей. Это чревато и разгерметизацией важных узлов.
5. В системе охлаждения идет потеря герметичности, что ведет к ослаблению хомутов, неправильной циркуляции жидкости и ее утечкам.

В постоянном биении нет ничего хорошего. Во время движения может разлететься крестовина кардана. Бывали случаи, когда штанги пробивали металл кузова. Внезапный отказ рулевого управления тоже не приводит к добру.

Во сколько на самом деле выливается владение автомобилем

Бесконтрольный рост оборотов коленчатого вала мотора случается на многих марках и моделях транспортных средств и вызывается целым «букетом» поломок или конструктивных недоработок. Поэтому данная неисправность тщательно замалчивается самими автопроизводителями. Оно и понятно: после ДТП из-за неконтролируемого разгона водителю и экспертам будет непросто доказать, что авария произошла по вине техники — во многих случаях неисправность носит программный или перманентный характер и не оставляет никаких улик. Впрочем, бывают и исключения — как в ситуации с миллионными отзывами автомобилей Toyota и Lexus из-за неправильного напольного коврика. Напомним, эта нелепая недоработка привела к гибели не менее пяти водителей и травмам ещё как минимум 14 человек (по официальным данным, которые, скорее всего, сильно занижены).