Две машины тормозят

Торможение

Одноглазый пират Билли Бонс ехал с разрешенной скоростью 60 км/ч на своем Фольксвагене в таверну «адмирал Бенбоу». И неожиданно обнаружил препятствие, перегородившее дорогу.
Билли Бонс незамедлительно ударил по тормозам. Какое-то время на это самое «незамедлительно» всё равно ушло. Так вот, с момента обнаружения шайки до начала принятия мер, то есть до удара по педали, ушла секунда. У разных людей и в разных обстоятельствах, в зависимости особенностей характера, темперамента, состояния, опыта и, конечно, от того, насколько сложная обстановка, время варьируется в пределах 0,4 – 1,6 с. Это время называется временем реакции водителя. Это термин, его неплохо запомнить. Средней скоростью реакции принято считать 1 секунду – как у Билли Бонса. Это тоже надо выучить. Вышла у нас полная ерунда: Билли Бонс увидел своих врагов, он, конечно, тут же понял, что надо немедленно остановиться, а его машина без изменения скорости всё это время, пока он принимал решение и двигал руками-ногами, бежала навстречу судьбе. Целых 17 метров!
Дальше начался всего второй этап торможения, а на него тоже требуется время. Сначала выбирается свободный ход педали – это когда педаль перемещается, но больше ровным счетом ничего не происходит. Потом начнет двигаться шток, он подвинет поршень главного цилиндра, давление в системе поднимется, и жидкость начнет вытеснять поршни рабочих цилиндров, которые и прижмут колодки к диску. И тогда-то начнется торможение! Исправная тормозная система сработает за 0.2-0.4 секунды. «Фольксваген» Билли Бонса был исправен условно – и сработал за 0.3 сек. Время это называется по науке «время срабатывания тормозной системы».
Итак, автомобиль прокатился еще 5 метров. Итого 17 + 5 = 22 метра. Именно столько проехал автомобиль до того, как началось непосредственно торможение!
Колеса были еще не сильно поношены, асфальт сухой и чистый - автомобиль тормозил положенные ему 23 метра. Этот его путь – путь, пройденный с начала действия тормозов до полной остановки, называется тормозным путем. Это путь непосредственно механического торможения, то есть всего процесса замедления, от начала до конца. В него не входят метры, «потерянные» на срабатывание тормозной системы и раздумья водителя.
Ну а полностью путь, который прошла машина с момента, когда Билли Бонс увидел препятствие и до полной остановки называется остановочным путем. У нас получилось 17 + 5 + 23 = 45 метров.
Итак, надо знать четыре термина: время реакции водителя (и путь, пройденный за это время), время срабатывания тормозной системы (и также путь, пройденный автомобилем за это время), тормозной путь и остановочный путь. И рассказывать о них ученикам.

прибавка 5 км/ч

Ну а теперь, собственно, то, ради чего эта страничка затевалась.
Люди обычно плохо себе представляют, что такое торможение, и что оно зависит от скорости по квадрату. Для того, чтобы наглядно себе представить, что это такое, проведем простой эксперимент. Пусть у нас рядом едут две машины и пусть они начинают одновременно тормозить. Машины одинаковые, водители - спортсмены с отменной реакцией. Асфальт, шины - все тоже одинаковое. Разница только в скорости. Одна машина (№1) едет со скоростью 60 км/ч, вторая (№2) - 65.
Вопросы:
1. На сколько метров больше проедет вторая машина?
2. Какая скорость сохранится у машины №2, когда она будет проезжать мимо только что остановившейся машины №1?

Очень часто отвечают, дескать, разница в скорости была 5 км/ч, значит, когда машина №1 остановится, у машины №2 будет скорость 5 км/ч.
А не тут-то было!

Тормозной путь зависит только от скорости и коэффициента сцепления шин с дорогой. И не зависит от массы автомобиля. Его можно рассчитать по формуле

Где S – тормозной путь, V – скорость, «мю» - коэффициент сцепления, g – ускорение свободного падения 9.8 м/с2. Из формулы видно, что зависимости пути от скорости квадратичная. То есть, увеличение скорости в два раза увеличит тормозной путь вчетверо, а увеличение скорости втрое увеличит тормозной путь в девять раз!

Прицеп без своей тормозной системы увеличивает тормозной путь автопоезда. Подробнее об этом можно прочесть здесь: Тормозной путь и масса

Ну и наоборот. Зная тормозной путь, можно вычислить, с какой скорости автомобиль тормозил. Так мы узнаем квадрат скорости.

А так - и саму скорость, в метрах в секунду.