Знакомьтесь - автомобиль

Нетрудно догадаться: чем меньше давление в шинах, тем сильнее она будет продавливаться, изменять свою форму, сопротивление качению возрастет. Наконец, сопротивление качению будет зависеть и от скорости движения автомобиля. На малых скоростях оно будет меньше, на высоких – больше.

...Жарко печет солнце. Воздух словно застыл на одном месте: ни один листик придорожного кустарника даже не шелохнется. По грунтовой дороге движется грузовик. Как только он въехал на песчаное место, сразу же позади него образовался огромный хвост из пыли. Она поднимается, кружится клубами, словно ее поднял и бросает из стороны в сторону ветер. Грузовик скрылся за поворотом, а пыль медленно, будто нехотя, оседает на дорогу, на листьях кустарника, траву. Вслед за ним, подпрыгивая на ухабах, покатила легковая машина. Сзади нее также образовался шлейф из пыли, но не такой густой, он не мог скрыть даже очертания машины. Помните слова песенки:

«Ветер за кабиною носится с пылью»...

Откуда взялась эта пыльная буря в безветренный день?

Вы шагаете в безветренный день и совершенно не ощущаете воздуха, но попробуйте побежать, и воздух сразу же начнет трепать полы пальто, рвать шляпу, стеной станет на вашем пути. Сопротивление, которое оказывает воздух, зависит от вашего роста, ширины грудной клетки, формы одежды, скорости бега.

 

Современные автомобили делаются обтекаемой формы. На верхнем рисунке вы видите старый М-1 со множеством выступов на кузове, а внизу – легковой автомобиль «Москвич-407». В нижней части изображен гоночный автомобиль с обтекаемым кузовом.

 

Человек высокого роста, с широкой одеждой, развитой грудной клеткой встретит гораздо больше сопротивления, чем подросток среднего телосложения. Но мы движемся с небольшой скоростью. Другое дело автомобиль: он может за час преодолеть расстояние в сто, полтораста и больше километров. Вот здесь-то сопротивление воздуха даст о себе знать.

Автомобиль движется со скоростью 100-120 километров в час. Высуньте из кузова руку, и вы сразу же почувствуете силу, с которой воздух будет давить на нее.

При движении автомобиля со скоростью семьдесят километров в час около половины мощности ему приходится затрачивать на преодоление сопротивления воздуха.

При увеличении скорости движения автомобиля сопротивление возрастает гораздо больше, чем сама скорость. Если скорость увеличится в два раза, то сопротивление возрастет в четыре; если скорость возрастет в три раза, то сопротивление увеличится в девять раз. Много лет назад инженеры объявили войну сопротивлению воздуха. Почему грузовик поднял густую тучу пыли, а легковая машина легкую пелену?

Обратите внимание на форму грузового автомобиля: у него много выступающих частей, лобовая поверхность («грудная клетка») большая. Посмотрите на очертания легковой машины: ее линии плавны, сама она приземиста. Встречный воздух бьет по выступающим частям кузова грузовика, создается настоящий воздушный «водоворот».

Вы едете на лодке, перед ее носом – волна, а за кормой – углубление. Чем быстрее движется лодка, тем больше волна спереди, тем глубже впадина за кормой. Нос лодки врезается в воду, рассекает слои ее, волны скользят по бортам, смыкаются за кормой, оставляя яму – впадину. Нечто подобное происходит и с автомобилем.

Потоки воздуха, ударяясь о переднюю часть его, обтекают кузов и сходятся сзади. Разрежение, образуемое сзади, как бы втягивает автомобиль, мешает ему двигаться вперед. Воздух в этом месте завихряется, автомобиль, двигаясь по дороге, поднимает вихревые тучи пыли. Чем больше выступов на поверхности автомобиля, тем больше сопротивление воздуха, больше завихрение его.

Кузова автомобилей делают обтекаемой формы, поверхность их хорошо обрабатывается, выступающие части «прячут». Задняя часть кузова обычно оканчивается хвостом – уменьшается завихрение. Легковая машина встречает меньшее сопротивление.

Сопротивление качению колес и воздуха – основные препятствия, которые надо преодолеть автомобилю. Но есть еще и другие. «Под гору – без хомута, а на гору в три кнута», – говорят в народе.

Когда автомобиль поднимается в гору, он испытывает дополнительное сопротивление: к силам сопротивления качению и воздуха прибавляются еще и силы тяжести автомобиля.

Автомобиль никогда не движется с одинаковой скоростью: он то увеличивает ее, то уменьшает. И каждый раз, когда изменяются скорости, возникают силы инерции. Силы инерции автомобиля так же надо преодолеть.

Все эти сопротивления относятся к внешним, есть еще и другие, внутренние. Это сопротивления внутри механизмов автомобиля. Ведь детали их вращаются, скользят друг по другу, между ними происходит трение. На это тоже надо затрачивать мощность. Лишь только тогда, когда все эти препятствия будут преодолены, останутся позади, автомобиль получит возможность двигаться.