Дорожная физика: какие силы мешают вашему автомобилю мчаться на полной скорости

При покупке машины мы обращаем внимание только на те силы, что спрятаны у нее под капотом. Однако, выехав из салона, сталкиваемся с действием совсем иных сил.

Природа не за нас, природа против нас — основная масса сил, действующих на автомобиль, затрудняет его движение. На борьбу с ними машина тратит горючее, а автопроизводители — миллионы долларов на технические усовершенствования, способные помочь в неравной битве. Например, дизайн автомобиля во многом продумывается конструкторами не столько ради красоты, сколько для того, чтобы победить силы природы.

• Следуя моде на одутловатые формы кузова, автодизайнеры стараются подражать природе, которой была создана самая аэродинамичная форма — капля воды. Но людям пока сложно тягаться с природой: если у капли коэффициент аэродинамического сопротивления Cx = 0,05, то у современных машин он в 5–6 раз больше.

• Чем выше машина, тем большее сопротивление воздуху она оказывает. Поэтому современные модели стараются делать более низкими.

• Спойлер на двери багажника препятствует резкому срыву воздушных потоков, уменьшая турбуленцию позади автомобиля. Кстати, форма днища не менее важна, чем форма кузова. Ведь возникающие под машиной завихрения воздуха могут серьезно ухудшить его аэродинамику.

• Чем тяжелее автомобиль, тем больше энергии затрачивается на его перемещение в пространстве. Уменьшив массу, скажем, Mazda3 в среднем на 7%, конструкторы добились почти 10%-ного снижения расхода топлива.

• Автомобили новых поколений, в отличие от предшественников, конструкторы стараются оснастить не полузависимой задней подвеской, а полностью независимой. Эластичные сайлент-блоки задней многорычажки позволяют неуправляемым колесам автомобиля слегка подруливать на виражах, уменьшая эффект недостаточной поворачиваемости.

Большая разница

Поведение машины на трассе зависит от многих внешних факторов, например от погоды. Из-за ее капризов даже опытный водитель может оказаться в кювете, проходя хорошо знакомый поворот. А виновата в этом будет центробежная сила, которая возникает при повороте руля и стремится вытолкнуть машину на обочину.

Сила имеет квадратичную зависимость от скорости и при увеличении последней в два раза возрастает вчетверо. Помешать машине улететь с трассы может только сила сопротивления боковому скольжению, зависящая от коэффициента трения дороги k: чем он выше, тем эта сила больше. У сухого асфальта k = 0,7, сцепные свойства мокрого резко ухудшаются — k падает до 0,4, а если асфальт обледеневший — до 0,1.

^{Материал опубликован в марте 2014, частично обновлен в июле 2024}