Тормозной путь
Секреты торможения
Тормозной путь — расстояние, которое проходит транспортное средство с момента срабатывания тормозной системы до полной остановки, то есть тот самый путь, когда машина тормозит колёсами об асфальт.
Водитель сначала замечает опасность и переносит ногу на педаль тормоза, на это уходит время. Потом срабатывает тормозная система, тоже не мгновенно. И только потом автомобиль начинает тормозить. Всё вместе это называется остановочный путь. Подробнее об остановочном пути можно посмотреть здесь. А сейчас нас интересует только тормозной путь.
На длину тормозного пути автомобиля сильнее всего влияет скорость. На скорости 60 км/ч тормозной путь легкового автомобиля на сухом асфальте составит около 20 м. При 120 км/ч - 80 м. Почему так?
Да всё очень просто. С ростом скорости растёт и потенциальная энергия, энергия движения - смотри формулу в верхнем левом углу. Причём растёт она по квадратичной зависимости. Если увеличить скорость вдвое, энергия вырастет вчетверо, а если увеличить скорость в три раза - энергия вырастет в девять раз.
Попробуем прикинуть её размер. Для примера возьмём весьма распространенную машину - Kia Rio, её масса чуть больше тонны. Вы видите, как растёт энергия при наборе скорости автомобиля. При скорости 120 км/ч - это 555 000 джоулей. Много это или мало? Крепкий и умелый плотник, забивая гвоздь, наносит удар молотком силой 3 джоуля. Поскольку он умелый, то вгоняет гвоздь в дерево в три удара, со скоростью 20 гвоздей в минуту или 1200 в час, или 9600 за смену. Это будет 28800 джоулей. Выходит, ему надо колотить 20 смен без перекуров! Четыре недели. Месяц. Это одно торможение. Да, энергии много.
Энергии много, и её надо погасить. Делается это тормозами, то есть просто трением, мы переводим её в тепло, и при каждом торможении греем Вселенную. Беда в том, что при переводе энергии в тепло никакой квадратичной зависимости нет! Она просто линейная. Посмотрите ещё раз на формулу - это же обыная парабола, которую мы все изучали в школе. Нарисуем её и отложим по оси ординат две одинаковые величины, обозначим их одинаковыми скобками. Столько энергии мы погасили. А что с другой осью? Прекрасно видно, что тут скобки совсем разные - та, что на большей скорости, меньше в несколько раз.
Вывод первый: чем быстрее едет автомобиль, тем неохотнее он замедляется при торможении. Это интуитивно чувствуют все водители и именно поэтому они никогда не нажимают сильно на педаль тормоза во дворах или в любом другом месте где едут медленно. А при движении по шоссе - запросто.
Вывод второй: если автомобиль перед вами затормозил, и вы затормозили следом, его скорость всегда будет ниже вашей. Мало того: он будет эффективнее замедляться, и вы будете нагонять его в торможении до самой остановки. Это надо учитывать и держать дистанцию побольше. На рисунке вы видите пример. Две машины ехали с одинаковой скоростью на некотором расстоянии друг от друга. Потом на дороге появилось препятствие в виде двух развесёлых футболистов. Водитель красной машины увидел их, принял решение остановиться, перенес ногу на педаль тормоза и нажал в пол. На эти действия ушло время, поэтому стоп-сигнал автомобиля загорелся не сразу, а примерно через 1.5 секунды после появления препятствия. Именно с этой точки автомобиль начал тормозить, то есть начался тормозной путь. Водитель синего автомобиля не видел футболистов, он реагировал на загоревшиеся стоп-сигналы, и потому начал тормозить позже, на те же 1.5 секунды. А до тех пор двигался с прежней скоростью, стремительно нагоняя красный автомобиль. И только с момента, когда у него тоже загорелись стоп-сигналы, тормозили оба автомобиля. Посмотрите: синий догоняет красного до самой остановки, несмотря на то, что отчаянно тормозит. И в конце концов останавливается вплотную к красному. Понятно, что для того, чтобы не врезаться, надо держать такую дистанцию, которую автомобиль проедет за 2 секунды. Или больше. Подробнее о дистанции можно посмотреть здесь.
Идём дальше. Теперь вы знаете, что по мере снижения скорости автомобиль замедляется всё сильнее и сильнее. На графике (понятно, что красная кривая - та же парабола, только положенная на бок) видно, что будет, если вы нажмёте тормоз и будете удерживать его в статичном положении. Вы будете замедляться всё сильнее, и в самом конце торможения произойдёт так называемй "клевок", машина присядет на передние колёса. И всё с задней полки прилетит вам в затылок. Что ж, запасайтесь пакетами "Аэрофлота" для пассажиров - им при такой езде будет ой как некомфортно.
Как же тогда правильно тормозить?
А правильно так, как изображено на графике. Нажимать на тормоз сначала посильнее, и потом постоянно ослаблять силу нажатия. Тогда торможение машины будет ровным и комфортным.
Как это реализовать на практике, покажем на примере. Допустим, вы хотите остановиться у светофора. Расстояние до него пусть будет 12 метров. Вы начинаете тормозить с таким расчетом, чтобы остановиться на полпути к светофору, то есть на отметке 6 метров. По мере движения расстояние до светофора сокращается, смещается и та точка, где вы хотели остановиться. Когда до светофора остается 10 метров, вы тормозите так, чтобы остановиться через 5, то есть - опять полпути. Потом остается 8, 6, 4, 2 метра, и вы тормозите так, чтобы остановиться на расстоянии 4, 3, 2, 1 метр. Так получается плавное торможение с постоянным ослаблением силы нажатия на педаль. Попробуйте - это просто.
Окончательные выводы:
От чего зависит длина тормозного пути?
Самый главный фактор - скорость движения.
Погодные условия и состояние дорожного полотна влияют на то, как машина останавливается. Первый снег провоцирует множество аварий, потому что тормозной путь увеличивается в разы. В сложных погодных условиях: во время гололёда, снегопада, дождя, — снижайте скорость, увеличивайте дистанцию и не совершайте резких манёвров.
Выраженная шероховатость дороги существенно ухудшает сцепление колёс с асфальтом, потому что контактная площадь между шинами и асфальтом уменьшается.
Вес автомобиля.
Бытует мнение, что масса автомобиля влияет на длину тормозного пути, в Интернете можно найти немало таких утверждений. На самом деле это не так. У более тяжелого автомобиля больше и инерция, однако у него сильнее и прижатие шин к дороге, из-за чего растет сила трения.
В формуле расчета тормозного пути массы нет! Есть скорость, коэффициент трения и ускорение свободного падения. Кому хочется копнуть вопрос поглубже, может заглянуть сюда: Тормозной путь и масса.
Для математиков.
