Урок технологии в 11 классеx

Урок технологии в 11 классе
Тема. Конструктивная безопасность автомобиля
Цель урока: усвоение учащимися понятия устойчивости автомобиля,
причин ее потери и возможных последствий.
Оборудование: плакаты серии «Силы, действующие на автомобиль»,
карточки с практическим задачами, карточки с тематическими задачами по
Правилам дорожного движения, макет автомобиля.
Ход урока:
1. Повторение понятий «конструктивная безопасность», «торможение
автомобиля», «остановочный путь», «эксплуатационные характеристики
автомобиля организовано в виде индивидуального опроса учащихся.
Конструктивной безопасностью автомобиля называется свойство
предотвращать дорожно-транспортные происшествия, снижать тяжесть их
последствий и не причинять вреда людям и окружающей среде.
Главным видом конструктивной безопасности является активная
безопасность автомобиля, т.е. его свойство снижать вероятность
возникновения ДТП или полностью его предотвращать. Оно проявляется в
период, когда в опасной дорожной обстановке водитель еще может изменить
характер движения автомобиля. Активная безопасность зависит от
компоновочных параметров автомобиля (габаритных и весовых), его
динамичности, устойчивости, управляемости и информативности.
Вопросы на повторение:
 Какие эксплуатационные свойства автомобиля обеспечивают его
конструктивную безопасность?
 Как влияют компоновочные параметры на безопасное управление
автомобилем?
 Какие силы действуют на автомобиль при прямолинейном движении? Как
должен водитель учитывать взаимодействие этих сил при управлении
автомобилем?
 Что характеризует остановочный и тормозной пути автомобиля? От каких
факторов они зависят?
2. Объяснение нового материала.
а) Знакомство учащихся с понятием «курсовая устойчивость».
Важной характеристикой безопасности автомобиля является его
устойчивость. Это свойство сохранять направление движения, противостоять
опрокидыванию и поперечному скольжению. Различают продольную и
поперечную (курсовую) устойчивость. Более вероятна и опасна потеря
поперечной устойчивости.
Курсовой устойчивостью автомобиля называют его свойство двигаться в
нужном направлении без корректирующих воздействий со стороны водителя,
т.е. при неизменном положении рулевого колеса. Автомобиль с плохой
устойчивостью все время неожиданно меняет направление движения. Это
создает угрозу другим транспортным средствам и пешеходам.
Нарушение устойчивости автомобиля происходит в результате действия
возмущающих сил, например, порывов бокового ветра, ударов колес о
неровности дороги, а также из-за резкого поворота управляемых колес
водителем и технических неисправностей (неправильной регулировки
тормозных механизмов, заклинивание рулевого управления, прокола шины).
Особенно опасна потеря курсовой устойчивости при большой скорости.
Автомобиль, изменив направление движения и отклонившись даже на
небольшой угол, может через короткое время оказаться на полосе встречного
движения. Так, если автомобиль, движущийся со скоростью около 80 км/ч,
отклонится от прямолинейного движения всего на 5, то через 2,5 с он
переместится в сторону почти на 1 м, и водитель может не успеть вернуть
автомобиль на прежнюю полосу.
б) Рассмотрение учащимися сил, действующих на автомобиль при
криволинейном движении. (для простоты объяснения сила реакции опоры не
рассматривается).
Часто автомобиль теряет устойчивость
при движении по дороге с поперечным
уклоном (косогору) и при повороте по
горизонтальной дороге.
F1
Если автомобиль движется по косогору,
сила тяжести G составляет с поверхностью
дороги угол  и ее можно разложить на две
F2
составляющие: силу F1, параллельную
 G
дороге, и силу F2, перпендикулярную ей.
Сила F1 стремится сдвинуть автомобиль под
уклон и опрокинуть его. Чем больше угол
косогора, тем вероятнее потеря поперечной
устойчивости.
При повороте автомобиля причиной
нарушения
устойчивости
является
центробежная сила Fц, направленная от
Fц
центра поворота и приложенная к центру
hw
тяжести
автомобиля.
Она
прямо
G
пропорциональна
квадрату скорости
автомобиля и обратно пропорциональна
радиусу кривизны его траектории.
Поперечному скольжению шин по дороге противодействуют силы
сцепления. На сухих и чистых покрытиях они достаточно велики, и
автомобиль не теряет устойчивости даже при большой поперечной силе.
Если дорога покрыта слоем мокрой грязи или льда, то автомобиль может
занести даже в том случае, если он движется с небольшой скоростью по
достаточно пологой кривой.
Максимальная скорость, с которой можно двигаться по криволинейному
участку радиусом R без поперечного скольжения шин, vск  11,3 R .
Для закрепления данной формулы учащимся предлагается решить
задачу.
Задача: С какой скоростью может двигаться автомобиль при
повороте по сухому и мокрому асфальтобетонному покрытию
Ответ: Выполняя поворот на сухом асфальтобетонном покрытии (=0,7)
при R=50 м, можно двигаться со скоростью около 66 км/ч. Преодолевать тот
же поворот после дождя (=0,3) можно лишь при скорости 40-43 км/ч.
Поэтому перед поворотом следует уменьшать скорость тем больше, чем
меньше радиус предстоящего поворота и коэффициент сцепления с дорогой.
в) Введение понятия «занос автомобиля».
Данная формула позволяет определить скорость, при которой колеса
обоих мостов скользят в поперечном направлении одновременно. Такое
явление в практике наблюдается редко. Гораздо чаще начинают скользить
шины одного из мостов. Поперечное скольжение переднего моста возникает
редко и к тому же быстро прекращается. В большинстве случаев скользят
колеса заднего моста, которые, начав двигаться в поперечном направлении,
скользят все быстрее. Такое ускоряющееся поперечное скольжение
называется заносом.
Здесь целесообразно предложить учащимся самостоятельно рассмотреть
способы прекращения заноса, решить соответствующие тематические задачи.
Для гашения начавшегося заноса нужно повернуть рулевое колесо в
сторону заноса. Автомобиль при этом начинает двигаться по более пологой
кривой, радиус поворота увеличится, а центробежная сила уменьшится.
Поворачивать рулевое колесо нужно плавно и быстро, но не на очень
большой угол, чтобы не вызвать заноса в противоположную сторону. Как
только занос прекратится, нужно так же плавно и быстро вернуть рулевое
колесо в нейтральное положение.
Часто занос возникает во время экстренного торможения, когда
сцепление шин с дорогой уже использовано для создания тормозных сил. В
этом случае нужно немедленно прекратить или ослабить торможение и тем
самым повысить поперечную устойчивость автомобиля.
г) Рассмотрение причин опрокидывания автомобиля.
Под действием поперечной силы автомобиль может не только скользить
по дороге, но и опрокинуться на бок или крышу. Возможность
опрокидывания зависит от положения центра тяжести автомобиля. Чем выше
от поверхности дороги находится центр тяжести, тем вероятнее
опрокидывание. Особенно часто опрокидываются автобусы и грузовые
автомобили, перевозящие легковесные объемные грузы (сено, контейнеры).
Под действием поперечной силы рессоры с одной стороны сжимаются, кузов
его наклоняется, увеличивается опасность опрокидывания.
Максимальная скорость, с которой можно преодолевать поворот без
опрокидывания vопр  8
Rb
, где -коэффициент поперечного наклона кузова
hц
на подвеске (для легковых автомобилей 0,9, для грузовых и автобусов 0,8), b – колея автомобиля, hц - высота центра тяжести.
Для закрепления формулы учащимся предлагается решить предыдущую
задачу, введя дополнительные данные: b=2м, hц=1м.
Ответ: Максимально возможная скорость, при которой опрокидывание в
данном случае невозможно, равна 72 км/ч.
После решения задачи делается вывод:
Почти всегда vск<vопр. Следовательно, при одной и той же скорости
поперечное скольжение шин и занос более вероятны, чем
опрокидывание. Однако если поперечному скольжению автомобиля
помешает какое-либо препятствие (неровность дороги, камень
тротуара), то автомобиль может опрокинуться и без скольжения шин.
д). Рассмотрение случаев движения автомобиля по криволинейному
участку с поперечным уклоном предоставить учащимся для самостоятельной
работы, после чего показать на плакате силы, действующие на автомобиль
при движении по дороге с двускатной проезжей частью при левом и правом
повороте автомобиля.
Особенно опасным является сочетание
Fц1
Fц
криволинейного участка дороги с поперечным
F1
уклоном. Если поперечный уклон дороги
направлен от центра поворота, то на
автомобиль действуют сила тяжести G и
Fц2
F2
центробежная сила, направленная от центра
поворота. Сила Fц2 действует в направлении,
 G
противоположном силе F2, уменьшая силу
сцепления шин с дорогой, а силы F1 и Fц1 складываются, увеличивая возможность нарушения устойчивости автомобиля.
В случае, когда поперечный уклон
направлен от центра кривой, силы F2 и Fц2
складываются, увеличивая силу сцепления
Fц1
F1
шин с дорогой. Силы же F1 и Fц1 действуют в
Fц
F1
противоположных направлениях, частично
уравновешивая друг друга. Тем самым
Fц2
устойчивость автомобиля будет выше.
F2
Для
создания
необходимой
G
безопасности движения на дорогах с малым

радиусом поворота устраивают вираж –
односкатный поперечный профиль, уклон
которого увеличивают при уменьшении радиуса кривой.
3. Закрепление нового материала осуществляется при помощи ответов
учащимися на контрольные вопросы:
 Какие силы действуют на автомобиль при движении по криволинейным
участкам дороги? Как эти силы влияют на устойчивость автомобиля?
 От каких факторов зависит возможность заноса и опрокидывания
автомобиля?
 Как должен действовать водитель в случае начавшегося заноса?
 Какой поворот более опасен на дорогах с двухскатной проезжей частью?
Что такое вираж и для чего он нужен? Как зависит уклон виража от
радиуса поворота?