剎車距離
剎車距離
車子剎車主要取決於輪胎與地面之間的摩擦力,摩擦力的大小取決於摩擦係數,假設摩擦係數為μ,則剎車距離S=V*V/2gμ(g=9.8m/s2),由此可見,剎車距離與速度的平方成正比,與摩擦係數成反比。當摩擦係數一定時,剎車距離取決於車速,如果車速增加1倍,剎車距離將增大至4倍。
剎車示意圖
因為從能量守恆可以得到摩擦力對物體做的功等於物體動能的變化量:μNs=1/2mv^2 其中N是車對地面的壓力,μ是車跟地面的摩擦係數,s是剎車距離,m是車的質量,v是車的速度,其中車對地面的壓力等於車的重力F=mg,所以得到mgμS=1/2mv^2,S=v^2/(2μg)
所以理論上來說:當汽車輪剎車胎抱死時,汽車剎車距離與質量無關
而現實生活中往往車載貨越多,剎車距離就越長
這是因為現實生活中為了能在制動過程式控制制車輛的方向,剎車系統的制動力是小於輪胎與地面的最大摩擦力的。無論載貨量多少,理想情況下車輛的制動力是一定的且小於輪胎與地面的最大摩擦力。設車輛制動力為F,制動距離為則制動的加速度a=F/m;F<μmg,根據動能定理½mV^2=maS,整理得S=(mV^2)/2F。
由上面的公式可以說明質量越大,剎車距離就越長
比如從100公里到0公里的滑行距離,這是衡量制動力的重要標準。但是有更多的額定參數,比如車重,溫度,制動溫度等等,很多參數都對制動距離有影響.
摩擦係數μ與多種因素有關,一般值為0.8左右,雨天可降至0.2以下,冰雪路面就更低了,假設摩擦係數μ為0.8,則不同的車速,剎車距離如下:
車速(km/h): 20 30 40 50 60 70 80 90 100
剎車距離(m):2.0 4.4 7.9 12.3 17.7 24.1 31.5 39.7 49.2
車速(km/h): 120 150 180 200 250
剎車距離(m):70.9 110.7 159.4 196.8 307.6
上面僅僅是剎車過程,實際上,從人看到情況不妙,到踩剎車使車減速,需要一段時間,這包括人的反應時間和車子的響應時間,人與人的反應時間不同,專業運動員的反應時間僅0.1秒,普通人的反應時間在0.2秒以上。如果考慮人的反應時間和車子的響應時間,正常情況下所需總時間約0.5-0.6秒,實際上除了遇到突然的、嚇人一跳的狀況外,大多數人的動作時間約需1秒,當然那些遇事慌張、目瞪口呆,甚至舉手投降的人除外。
考慮那1秒鐘的動作時間,剎車距離將增大,實際剎車距離如下:
車速(km/h): 20 30 40 50 60 70 80 90 100
剎車距離(m):7.6 12.7 19.0 26.2 34.4 43.5 53.7 64.9 77.0
車速(km/h): 120 150 180 200 250
剎車距離(m):104.2 152.4 209.4 252.4 377.0
安全行車常識里有一個保持車距的原則,即保持車距為車速的千分之一,如車速為50km/h,保持車距50m,車速為120km/h,保持車距120m,對照上面計算結果可知,這個車距是非常安全的,而且車速<100km/h時,人們有足夠的反應時間,具體的反應時間如下,只要在反應時間之內動作了,即便前車突然停住(追尾或撞上障礙物),後車也能剎住,因此可稱之為安全反應時間。
車速(km/h): 20 30 40 50 60 70 80 90 100
反應時間(s):3.2 3.0 2.8 2.7 2.5 2.3 2.1 2.0 1.8
車速(km/h): 120 150 180 200 250
反應時間(s): 1.4 0.9 - - -
車速過高時,千分之一的車距是不一定安全的,當車速達到150km/h時,人們的安全反應時間僅為0.9秒,好手能化險為夷,一般車手已經很危險了,當車速超過180km/h,反應時間只有0.4秒,F1車手或許能剎住,超過200km/h,就是塞納再世也無能為力了。