Зависит ли тормозной путь от массы авто?

Люди часто прислушиваются к своим ощущениям, и это — здорово! Это особенно важно в межличностных отношениях. Но вот в отношениях с «железной леди» интуиция и ощущения часто нас обманывают. И один из примеров: большинство водителей думает, что у тяжелой машины тормозной путь длиннее чем у легкой. Это миф! Возможно, в некоторых случаях так и есть, но совсем не потому, что одна машина тяжелая, а другая — легкая 🙂 От массы авто тормозной путь не зависит! Удивлены? Я знаю 🙂 И как раз об этом я хочу сегодня написать.

Происхождение мифа

Откуда взялся водительский стереотип, что чем тяжелее машина, тем длиннее тормозной путь? Из практики, когда ежедневно мы используем служебное торможение. Привыкли ездить в одиночку, привыкли перед одним и тем же светофором тормозить за столько-то метров и нажимать педаль на столько-то сантиметров. Потом заполняем салон пассажирами, а багажник – вещами, и на том же светофоре машина хуже тормозит, проезжает дальше.

Здесь корень заблуждения: машина проезжает дальше при том же, привычном нам перемещении педали тормоза. Она способна остановиться так же интенсивно и с тем же тормозным путем, как и в случае одного водителя в салоне. Просто для этого нужно нажать на тормоз чуть сильнее, чем привык водитель. И эта схема будет работать вплоть до срабатывания АБС – предела возможностей торможения. Соответственно, АБС включится и при пустой, и при полной машине. Только чтобы ее включить на полной машине, нужно врезать по педали несколько сильнее, чем это требуется на пустой машине.

Несколько лет назад у нас с приятелями завязался спор на эту тему, они пытались доказать мою неправоту и в качестве подтверждения привели результат эксперимента учеников 9 класса одной из московских школ. Ребята взяли Газель и исследовали на практике зависимость тормозного пути и времени торможения школьного автомобиля-такси от скорости движения и массы. Понятное дело, в их эксперименте загруженная людьми машина при каждом заезде проезжала дальше, чем пустая. Потому что школьники использовали штатное торможение и, видимо, сравнивали тормозной путь машины с разной загрузкой при одинаковом нажатии педали тормоза. Если бы они тормозили экстренно, юзом, тормозной путь был бы одинаковым в обоих случаях. Но экстренное торможение на оживленной школьной улице — дело крайне небезопасное, да и навыки для этого нужны немалые…

На что же влияет масса?

Масса машины влияет на нагрев шин и тормозов

В первую очередь, масса влияет на нагрев шин и тормозных механизмов. Чем больше масса автомобиля, тем большей кинетической энергией он обладает и тем больше работы нужно совершить тормозам, чтобы остановить машину. Но запас «прочности» любых тормозов конечен и рассчитан производителем любой машины на штатные условия эксплуатации. Если мы возьмем Peugeot 107 и 10 раз подряд на асфальте затормозим «в пол», разогнав его до максимальной скорости, то спалим тормоза заживо. Или если мы бросим ему в багажник и салон пяток мешков с цементом, а на крышу поместим холодильник, то теоретически тормозной путь не должен измениться. Но штатные тормоза маленького Пыжика не рассчитаны на такую загрузку машины и, вероятно, не справятся с задачей — перегреются. Из-за чего тормозной путь увеличится.

Так что имейте в виду, масса автомобиля не влияет на тормозной путь, если автомобиль исправен, используется в условиях, для которых создавался производителем, и загружен не более разрешенного производителем. Если же вы будете насиловать машину, тормоза могут не выдержать, и тогда не только масса, но и сила дыхания пассажиров будет влиять на тормозной путь :)))

Масса машины влияет на ощущение педали тормоза

Масса также сильно влияет на тормозные свойства машины. Но она влияет не на длину тормозного пути, а на чувствительность педали тормоза и на наши ощущения при этом. Машине все равно, сколько лишних килограммов ей нагрузили, она в любом случае способна на один и тот же экстренный тормозной путь, если выдержат тормоза. А водителю субъективно сложнее, потому что непривычно сильнее давить на педаль.

Еще можно сказать так: тормозной путь нагруженной машины увеличивается пропорционально массе при одном и том же перемещении педали тормоза. Но на предельные возможности машины масса не влияет. И при включении АБС одна и та же машина, будучи пустой или нагруженной, пройдет один и тот же путь до остановки. Понятно, что сравниваем на одной и той же дороге и начинаем тормозить на одной и той же скорости.

Или обратная ситуация: Бронированная Ауди А8 массой тонны 3-4 разгоняется до сотни куда быстрее, чем, скажем, Ока, которая весит килограммов 800, наверное. Тяжелее в разы, а разгоняется быстрее. Это же никого не удивляет??? Конечно, все понимают, что масса не играет окончательную роль – поставь движок мощнее и полетит твоя масса, как пуля. А торможение – это ускорение со знаком минус, и здесь все аналогично. Вместо более мощного движка нажми на педаль тормоза сильнее, если машина стала тяжелее, и тормозной путь не изменится. А если еще более тяжелой – нажми еще сильнее, я еще более тяжелой – нажми еще сильнее, предела нет. Пока колодки не сгорят 🙂

Практическое подтверждение

Вы, конечно, можете мне возразить, что это все теория, а на практике все иначе… Однако я уже не первый год провожу курсы контраварийной подготовки водителей и на практике убеждаюсь в справедливости написанного: тормозной путь машины не зависит от ее массы. Кроме того, в следующей статье приведен видеоролик Bremstest с экспериментом на эту тему, и вы сможете увидеть все своими глазами.

В следующей статье будет также рассмотрена физика торможения и я научно обосную, что масса и загрузка машины не влияет на длину тормозного пути.

Так что продолжение следует…

Тормозной путь и масса — Энциклопедия журнала «За рулем»

У какого автомобиля больше тормозной путь — у груженого под завязку или у пустого?
Больше половины людей ответят, что у груженого.
А на как обстоят дела на самом деле?

Для начала придется окунуться в «школьные годы чудесные», а именно — в физику за 6-й класс. Раздел «Силы трения». Окунаться будем не глубоко, по щиколотку.
Итак, смотрим на картинку. Перед нами — одноглазый Билли Бонс за рулем Фольксвагена. Он что-то увидел на дороге и вовсю тормозит. С точки зрения физики, и Фольксваген, и Билли Бонс — все это вместе называется «тело». На это тело действуют силы. Это сила тяжести, которая прижимает тело к земле mg, сила реакции опоры N, которая ей противодействует. Эти силы в простейшем случае, на горизонтальной поверхности, равны и направлены в разные стороны, а их равнодействующая равна нулю. Кроме них на движущееся тело действует еще одна сила — сила трения

Fтр. Сила трения зависит от силы реакции опоры и коэффициента трения, она прямо пропорциональна им. А если точнее, равна просто их произведению: F_тр. = μN.
Но сила реакции опоры равна массе тела, умноженной на ускорение свободного падения g: N = mg.
Подставим значение N в формулу силы трения:
F_тр. = μmg

Поскольку на всей планете Земля ускорения свободного падения одинаковое, то делаем вывод, что сила трения зависит от коэффициента трения и массы тела, и больше ни от чего.

Если на дело действует какая-то сила, оно начинает ускоряться (напомним, что с точки зрения физики торможение — тоже ускорение, только с обратным знаком). Согласно второму закону Ньютона, это сила равна произведению массы на ускорение:

F = ma
Значит, ускорение равно a = F / m.
На наше тело действует единственная сила — сила трения (равнодействующая остальных равна нулю, значит, они не оказывают влияния). Значит,
a = F_тр./m, то есть ускорение (замедление торможения) равно силе трения, деленной на массу Билли Бонса и его Фольксвагена.
Но сила трения равна F_тр. = μmg. Подставим это значение в нашу формулу:
а = μmg/m. Масса, деленная на эту же массу, сокращается. Значит, а = μg
Итак, ускорение (в нашем случае — это интенсивность торможения) зависит только от коэффициента трения! Какая бы ни была масса тела, она у нас сокращается, то есть чем больше масса, тем больше будет и сила трения, причем точно на эту же самую величину.

Вроде бы уже все ясно. Но нам надо решить задачу до конца и вычислить тормозной путь. Это просто. Ускорение а равно скорости V, деленной на время t
a = V / t
Тогда
t = V / a = V / μg

Согласно Закону равноускоренного движения, расстояние S равно:
S = at

2 / 2
Тогда
S = μg (V / μg)² / 2 = (V² / μg) / 2 = V² / 2μg

Итак,

Тормозной путь зависит только от скорости и коэффициента трения, и не зависит от массы автомобиля.

Ну а поскольку ускорение свободного падения — величина постоянная, и равна 9.81 м/с², то упрощенно можно считать так:
S = V² / 20μ

Так гласят незыблимые законы физики. Но если заглянуть в характеристики автомобилей, легко обнаружить, что у грузовиков тормозной путь больше, чем у легковушек. Выходит, они нарушают эти самые незыблимые законы? Конечно, нет.

Для того, чтобы разобраться в этом, придется выйти далеко за пределы элементарной физики и детально знакомиться со свойствами тормозных систем (в частности, в разнице работы между «легковой» гидравлической и «грузовой» пневматической — а они разные), а также — в работе шины. В частности, в зависимости коэффициента трения шины от ее температуры, и, самое главное, от того, в какой момент начнется плавление резины. Чем раньше шина начнет плавиться — тем больше будет тормозной путь. А раньше начнет плавиться та шина, которая сильнее прижимается к асфальту. То есть — шина грузовика.
Тем не менее, в самом общем случае, когда скорости разумные, тормозной путь конкретного автомобиля не будет зависеть от того, насколько он нагружен. Не верьте тем людям, которые утверждают, что у сильно загруженного автомобиля он больше. Он такой же точно, как у пустого.

Что же касается автомобиля с прицепом, не оборудованным тормозами, то путем нехитрых преобразований мы получим такую формулу ускорения:
а = μg (1 + m_пр. / m_авт.)
Из чего видно, что сама масса прицепа не имеет значения, а важно только отношение массы прицепа к массе автомобиля: чем оно больше — тем больше ускорение и, стало быть, тормозной путь. Прямо пропорционально отношению масс автомобиля, который тормозит и прицепа, который тормозить не может.

S = V² / 2μg(1 + (m_пр. / m_авт.))
Видно, что если масса прицепа будет равна половине массы автомобиля, то тормозной путь увеличится наполовину, то есть станет в полтора раза длиннее. А если масса прицепа равна массе автомобиля — то в два раза.

Статья написана по материалам лекций Автошколы МГУ (Университетской автошколы)

Тормозной путь автомобиля

Длину тормозного пути своего автомобиля должен знать каждый водитель. Особенно важно понимать и осознавать, что длина торможения разнится не только от статуса авто, но и от вида дорожного покрытия и времени года.

Длина тормозного пути автомобиля

Длина тормозного пути автомобиля в зависимости от нескольких факторов может составить от 25 до 150 метров. Длина зависит от способности конкретной модели авто сбрасывать скорость до нужного показателя, включая остановку, и при этом оставаться устойчивым и управляемым. Теоретически для оценки тормозных характеристик авто применяют несколько показателей: тормозной путь, максимальное значение замедления, время срабатывания механизмов торможения, диапазон изменения усилий торможения, уменьшение эффективности торможения из-за сильного нагрева.

Расчёт тормозного пути автомобиля

Расчет тормозного пути автомобиля возможен по нескольким формулам. Теоретически длина автомобиля – это не что иное, как зависимость следующих величин: Sт = Vн х tср + Vн2 / 2aт. Умножение начальной скорости движения на время срабатывания тормозной системы, где aт – это замедление хода автомобиля.

Чтобы определить максимальное замедление ТС, нужно воспользоваться следующей формулой: amax=g*µhf, в которой g – это ускорение свободного падения, а под µhf подразумевается коэффициент сцепления шин с дорогой.