Автомобильный справочник
для настоящих любителей техники
Законы физики в автомобиле
В главе рассказывается о физических принципах, заложенных в современный автомобиль. Здесь вы познакомитесь с механическими колебаниями и вибрациями, автомобильной акустикой, гидростатикой, гидромеханикой, а также термодинамикой в автомобилестроении.
Электрохимия в автомобилестроении
Электрохимия рассматривает системы и межфазные границы при протекании через них электрического тока. Она исследует процессы в проводниках, на электродах (из металлов или полупроводников, включая графит) и в ионных проводниках (электролитах). Электрохимия рассматривает процессы окисления и восстановления, протекающие на электродах, […]
Применение интегральных схем в автомобилях
Монолитная интегральная схема, это микросхема, в которой схемные элементы: диоды, транзисторы, резисторы, конденсаторы и соединения, образованы в массе на поверхности полупроводникового материала, легированного кремния, и поэтому неразъемно связаны. Монолитная интегральная схема может быть цифровой, линейной (аналоговой) либо цифро–аналоговой. О […]
Операционные усилители в автомобиле
Название «операционный усилитель» (ОРА), происходящее из области аналоговой вычислительной техники, обозначает (почти) идеальный усилитель. Благодаря своим свойствам операционные усилители в основном применялись в аналоговых компьютерах для решения нелинейных дифференциальных уравнений в качестве сумматоров, интеграторов и дифференциаторов. В дальнейшем быстрое […]
Полупроводниковые приборы в автомобиле
Использование одного или нескольких p-n-переходов в одном кристалле полупроводника позволяет создавать недорогие, надежные и компактные полупроводниковые приборы. Вот о том, какие полупроводниковые приборы получаются при использовании p-n-переходов, мы и поговорим в этой статье. Один p-n-переход образует диод, […]
Полупроводниковые технологии в автомобилестроении
Тенденции развития автомобильного транспорта, применение современных двигателей, выполняемых на основе принципиально новых конструктивных решений и материалов, выдвигают требования работы электронных устройств в расширенных температурных диапазонах и меньших по объему пространствах. Поиск альтернативных методов получения энергии и развития беспроводных коммуникационных […]
Электрические эффекты в металлических проводниках
В месте соединения двух разных материалов вследствие нагревания указанной области появляется разница потенциалов. Данный эффект образуется вследствие появления электрической движущей силы в замкнутом контуре, выполненном из разных материалов. Такое различие температур вызывается появлением термо-ЭДС. А уже следствием термо-ЭДС в […]
Распространение волн в автомобиле
Известно, что в твердой, жидкой или газообразной среде, обладающей упругостью, под действием внешних сил возникают колебательные движения, в результате которых происходит распространение волн. Колебания, это повторяющиеся изменения значения величины относительно некоторого среднего значения. Распространение колебаний в какой-либо среде и […]
Магнитное поле в автомобиле
Магнитное поле образуется движущимися электрическими зарядами, токонесущими проводниками, намагниченными телами или переменным электрическим полем. Магнитное поле проявляется в его действии на движущийся электрический заряд (сила Лоренца) или в образовании магнитных диполей (одноименные полюса отталкиваются, разноименные полюса притягиваются). Вот о […]
Электромагнитное поле в автомобиле
В электротехнике рассматриваются электромагнитные поля и их действие. Эти поля вызываются электрическими зарядами (в каждом случае состоящими из множества элементарных электрических зарядов). В физике, при рассмотрении совокупности электрического и магнитного полей, не установлено, что является причиной, а что следствием. […]
Термодинамика в автомобилестроении
Термодинамика исследует явления, обусловленные совокупным действием огромного числа непрерывно движущихся частиц. Несмотря на то, что каждая из этих частиц движется по законам механики, их совокупное движение представляет собой качественно новый вид движения – тепловое движение. Если сказать проще, то […]
Главы
О справочнике
За последние время автомобилестроение превратилось в чрезвычайно сложную отрасль. Все труднее и труднее становится представить всю отрасль в целом, и еще сложнее постоянно следить за направлениями, которые важны для автомобилестроения. Многие из этих направлений подробно описаны в специальной литературе. Тем не менее, для тех, кто впервые сталкивается с данными темами, имеющаяся специальная литература не представляется легкой и тяжело усваивается в ограниченные сроки. В этой связи этот «Автомобильный справочник» будет очень кстати. Он структурирован таким образом, чтобы быть понятным даже для тех читателей, которые впервые встречаются с каким-либо разделом. Наиболее важные темы, относящиеся к автомобилестроению, собраны в компактном, простом для понимания и удобном с практической точки зрения виде.
Проект «Законы физики в устройстве автомобиля»
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Описание презентации по отдельным слайдам:
Индивидуальный учебный проект Выполнил обучающийся 9 «А» класса МКОУ «Касторенская СОШ №1 ЗАКОНЫ ФИЗИКИ В УСТРОЙСТВЕ АВТОМОБИЛЯ
Цели проекта: Изучить какие законы физики действуют в устройстве автомобиля Задачи проекта Изучить устройство автомобиля Применить теоретические знания для объяснения принципа действия механизмов автомобиля Изучить историю зарождения автомобилестроения
Тип проекта Информационный Актуальность проекта Многие профессии связаны с автомобилями. Знание законов физики помогает изучать устройство автомобиля
Немного истории Сердцем конструкции была паровая машина скорость 4,5 км/ч В 1769 году на улицах Парижа появилась причудливая самодвижущаяся повозка. создатель — артиллерийский инженер Николай Жозеф Кюньо
Начало эры машиностроения Леонтий Лукьянович Шамшуренков — русский изобретатель, конструктор и механик. его изобретение — «самобеглая коляска»
Трехколесная самокатка Кулибина скорость 16 км/ч Здесь были даже некоторые детали, которые применяются в современном транспорте по сей день, например, тормоз или коробка передач.
Автомобиль Фрезе и Яковлева — первый российский серийный автомобиль, представленный публике в 1896 году
Законы физики в автомобиле Когда автомобили передвигались сравнительно медленно, казалось, что форма кузова не влияет на скорость и расход топлива. При движении автомобиля в безветренную погоду со скоростью 100 километров в час неподвижный воздух, через толщу которого проходит автомобиль, давит на кузов с силой, равной силе ураганного ветра.
Обтекаемая форма не изобретена учеными, а подсказана им природой. Такую форму имеют быстродвижущиеся природные тела: падающая капля некоторые земноводные рыбы птицы некоторые млекопитающие
Чтобы преодолеть сопротивление воздуха, автомобилю приходится отдавать большую часть своей мощности. «Победа», например, имея двигатель мощностью в 50 лошадиных сил и развивая скорость до 110 километров в час, расходует 5 лошадиных сил на трение в трансмиссии, 20 — на сопротивление качению шин и 25 — на сопротивление воздуха. Эти 25 лошадиных сил выброшены в полном смысле слова «на ветер». Проведенные в большом масштабе аэродинамические исследования позволили найти правильную обтекаемую форму автомобиля. Конструкторам удалось, используя результаты исследований, довести эту форму до ее сегодняшнего вид
Современные автомобили работают на жидком топливе. Сердце автомобиля – двигатель внутреннего сгорания
В ДВС работает первый закон термодинамики: количество теплоты, полученное при сгорании топлива идет на нагревание газа и совершении газом работы (газ перемещает поршень)
Это основной рабочий ход. Но не забудем, чтобы двигатель работал бесперебойно, его, чаще всего делают 4-х цилиндровым. Вспомогательные системы двигателя внутреннего сгорания. Система зажигания Впускная система Топливная система Система смазки Выхлопная система Система охлаждения
Дви́гатель — устройство, «приводящее в движение» Через передающие механизмы двигатель вращает ведущие колеса.
Автомобиль приводит в движение СИЛА ТРЕНИЯ между колесами и полотном дороги.
Мы знаем, что сила трения скольжения меньше. Поэтому надо учитывать аквапланирование — это возникновение гидродинамического клина в пятне контакта шины — то есть полная или частичная потеря сцепления, присутствием водяного слоя Коэффициент трения зависит от качества поверхности. Поэтому так важна форма и глубина протектора, наличие шипов.
Сила трения останавливает автомобиль при прижатии тормозных колодок к колесам. А управление колодками осуществляется с помощью тормозной жидкости. Здесь используется закон Паскаля: Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях.
https://yandex.ru/search/?text=%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%20%D0%B2%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B5%D0%B3%D0%BE%20%D1%81%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F&lr=8&clid=2186617 Источник: https://tractorreview.ru/dvigateli/ustroystvo/dvigatel-vnutrennego-sgoraniya-ustroystvo-i-printsip-rabotyi.html Фото автомобиля https://funart.pro/1749-klassicheskie-gonochnye-avto-114-foto.html, https://www.1zoom.ru/%D0%90%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D0%B8/%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%B8/264552/z820.3/3000×1808 Автомобиль «Победа» https://8mith.livejournal.com/488380.html Кузов автомобиля https://ustroistvo-avtomobilya.ru/kuzov/obtekaemaya-forma-kuzova/
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс профессиональной переподготовки
Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации
Курс профессиональной переподготовки
Методическая работа в онлайн-образовании
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Номер материала: ДБ-1148461
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
В Москве новогодние утренники в школах и детсадах пройдут без родителей
Время чтения: 1 минута
Минпросвещения намерено расширить программу ускоренного обучения рабочим профессиям
Время чтения: 2 минуты
Для школьников к 1 сентября разработают короткие экскурсионные маршруты
Время чтения: 1 минута
Путин поручил не считать выплаты за классное руководство в средней зарплате
Время чтения: 1 минута
Учителям предлагают 1,5 миллиона рублей за переезд в Златоуст
Время чтения: 1 минута
Псковских школьников отправили на дистанционку до 10 декабря
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Доклад физические величины и явления используемые в устройстве и эксплуатации автомобиля
Физика в конструкции автомобилей.
Актуальность темы проекта.
Возможно, моя исследовательская работа не имеет такого уж большого научного или практического значения, однако она может способствовать развитию интереса школьников к физике и технике, если, конечно, в будущем, учитель сочтёт полезным использование материалов моего проекта в образовательном процессе. Кроме того, для меня это первый опыт работы над проектом, и мне было интересно проверить себя, на что я способен, как у меня получится?
Новизна работы состоит в том, что в ней школьником /а, отнюдь, не инженером/ предпринята попытка взглянуть на автомобиль не как на транспортное средство, а именно с научно-технической точки зрения.
Цели проекта:
-узнать, что такое автомобиль, совершив экскурс в историю его создания;
-предположить, как, возможно, будут выглядеть автомобили в обозримом будущем;
-и, наконец, самое главное: выяснить, как в конструкции автомобиля использованы физические явления и законы
Гипотеза: я предположил, что в конструкции автомобиля нашли широкое применение физические явления и законы. Так ли это? Постарался разобраться.
Краткая историческая справка по теме проекта:
Кто и когда создал автомобиль?
В 1768 году француз Кюньо, собственно,это ещё был не вполне автомобиль, да и слова такого не существовало, так…самодвижущаяся «тележка»на паровом двигателе, т.к. даже идеи двигателя внутреннего сгорания тогда ещё и близко не было
В 1885г немецкий инженер Карл Бенц создал первый автомобиль, оснащённый бензиновым ДВС, изобретённым соотечественником Бенца инженером Николасом фон Отто
В конструкции современных автомобилей используются максимально лёгкие,но в то же время прочные/а в двигателе-жаропрочные сплавы/,а ещё различные виды пластика, керамика…В отделке салона присутствуют кожа, ткани, иногда даже древесина!
Как может измениться автомобиль в будущем?/Слайд 11/
-может, станет возможным и ездить по дороге и летать в небесах… /Слайд 12/
-или плавать под водой, /Слайд 13/
-а может российский автомобиль вернётся
к «классическому» дизайну, кто знает?! /Слайд 14/
Конструкционные связи устройства автомобиля с физическими явлениями и законами.
Далее, серьёзно подумав, как же конструктивные особенности автомобиля связаны с физикой, начал более глубокое исследование по данным направлениям. Ввиду того, что связь с физикой можно проследить буквально в каждой системе автомобиля, в каждом конструкторском и дизайнерском решении, рассмотреть абсолютно всё мне было невозможно, поэтому некоторые моменты как то физические процессы в работе ДВС, особенности в конструкции карбюраторного, инжекторного и дизельного ДВС, а также внешние аэродинамические особенности я не исследовал.
Я выбрал такие направления изучения связи физики с конструкцией автомобиля.
Силы, действующие на движущийся автомобиль.
Никакая электроника не в состоянии изменить законы физики, она помогает лишь до определенных пределов.
Необходимо знать основы физики движения. Они помогают лучше понять процесс вождения и причины возникновения аварийных ситуаций при управлении автомобилем.
Выезжая на дорогу, совсем не надо быть ученым-физиком, но разбираться в основах вождения и аэродинамики должен каждый человек, решивший сесть за руль автомобиля.
Всем нам хорошо известна карусель, где сиденья подвешены на цепях. При вращении эти сиденья стремятся уйти на своей гибкой подвеске по направлению от центра вращения, образуя угол вплоть до девяноста градусов по отношению к вертикали. Заставляет их это делать центробежная сила. Точно так же и на автомобиль, движущийся по окружности, воздействует центробежная сила, стремящаяся вытолкнуть его наружу поворота. При этом следует учитывать, что центробежная сила тем больше, чем больше масса машины и ее скорость. Но здесь есть одно “но”. Увеличивая скорость движения по окружности или в повороте в два раза, вы увеличиваете центробежную силу в четыре раза. Это надо знать и снижать скорость, входя в поворот.
Если силовое замыкание между колесами машины и дорогой недостаточно, то автомобиль как раз благодаря воздействию на него центробежной силы в повороте может уйти в занос (неуправляемое скольжение передних или задних колес в зависимости от привода автомобиля — переднего или заднего). Чревато заносом в повороте и резкое, неграмотное управление тормозными механизмами, газом и рулем. Это надо учитывать перед вхождением в поворот и ни в коем случае не тормозить резко на дуге, не прибавлять резко газ и не уменьшать по возможности радиус поворота. Все это может делать, да и то с оговорками, только специально подготовленный водитель, прошедший курс экстремального вождения и знающий правила прохождения поворотов в управляемом заносе, или автогонщик, но ни в коем случае не новичок за рулем. Поэтому в каждой поездке водитель просто обязан “прочитывать” дорогу, то есть учитывать силовое замыкание (сухо, снег, лед, вода и так далее) и грамотно выбирать скорость в поворотах или при перестроениях.
Силовое замыкание.
Под силовым замыканием между автомобилем и дорогой понимается трение сцепления между рабочей поверхностью шины и поверхностью дорожного полотна. Чем оно больше, тем лучше для безопасного управления автомобилем. Зависит оно от силы, с которой колесо прижимается к дорожному полотну, и шероховатости (или скользкости) самого дорожного полотна, определяющих коэффициент трения.
Инерция. Инерция автомобиля вокруг вертикальной оси.
Инерция-явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него со стороны других тел.
Момент инерции тела – это мера инертности этого тела во вращательном движении, по аналогии с массой в поступательном движении. Момент инерции является очень важной массовой характеристикой автомобиля, поэтому его определяют ещё на этапе компоновки, назначая габариты, положение и массы узлов и агрегатов.
Помните второй закон Ньютона? Ускорение= Сила/Масса. Поэтому для достижения большего ускорения можно либо увеличивать силу, либо снижать массу. Вот и во вращательном движении также: Угловое ускорение=Момент сил/Момент инерции.
Что же такое момент инерции автомобиля вокруг вертикальной оси, проходящей через центр масс? Если мысленно разбить автомобиль на элементарные массы, то сумма произведений этих элементарных масс на квадрат расстояния от них до вертикальной оси и даст нам момент инерции относительно этой оси.
Представьте себе автомобиль, которому надо войти в вираж. Для этого водителю необходимо совершить поворот автомобиля относительно центра поворота, находящегося обычно приблизительно на продолжении задней оси.
Чем большей линейной скорости прохождения виража хочет добиться водитель, тем быстрее ему нужно направлять автомобиль в поворот, т.е. увеличивать угловое ускорение автомобиля.
Вращательное движение в автомобиле:
-Колеса автомобиля, кроме того, что они вместе со всем автомобилем движутся, вращаются вокруг одной оси;
Центр тяжести.
Для расчета весовых характеристик автомобиля в расчет обычно принимается масса взрослого человека (около 70кг), а для детей 35 кг. Центр массы взрослого человека принимается на обоснованном расстоянии от нижней крайней точки спинки сиденья и составляет 200 мм.
Проектирование автомобиля осуществляется с использованием следующих параметров: масса отдельных частей автомобиля, сухая масса автомобиля, реальные массы агрегатов. Сила тяжести определяется в Ньютонах. Для этого необходимо получить произведение массы автомобиля, умноженной на ускорение свободного падения 9,8м/с2.
Термодинамика.
Термодинамика – наука об основных способах преобразования внутренней энергии в механическую работу.
Справедлив постулат Клаузиуса и для автомобиля: «процесс, при котором не происходит других изменений, кроме передачи теплоты от горячего тела к холодному, является необратимым, то есть теплота не может перейти от холодного тела к горячему без каких-либо других изменений в системе».
Постулат Клаузиуса: «процесс, при котором не происходит других изменений, кроме передачи теплоты от горячего тела к холодному, является необратимым, то есть теплота не может перейти от холодного тела к горячему без каких-либо других изменений в системе».
Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) переводят химическую энергию топлива в тепловую энергию, а затем с помощью кривошипно-шатунного механизма в механическую работу. При этом 1 литр бензина при сгорании выделяет около 9,5 кВт*ч тепловой энергии.
У современного ДВС К.П.Д достаточно низкий – до 30%, поэтому основная (70%) часть тепловой энергии, которая не была преобразована в механическую, должна быть отведена от ДВС. Если лишнюю энергию не отводить от двигателя, то он перегреется, что чревато выходом его из строя; прежде всего, заклиниванием поршней в цилиндрах.
Для регулирования скорости отвода «лишней» тепловой энергии нужен элемент системы охлаждения прибор термостат. Но при этом необходимо помнить, что это не единственный способ отвода избытка тепловой энергии.Он происходит тремя путями: 1) через конвекцию и тепловое излучение, 2) через систему выпуска выхлопных газов и 3) через систему охлаждения двигателя, где как раз и нужен термостат для регулирования объема охлаждающей жидкости.
Итак, я узнал, кто создатель первого авто-, как в общих чертах устроен современный автомобиль, предположил возможное совершенствование дизайна автомобиля в будущем, и, самое главное, изучил на доступном уровне физические принципы, заложенные в конструкцию любого автомобиля.
Источники информации:
-сайты сети интернет;
-собственные знания и размышления;
-энциклопедический словарь юного техника.
ВЫСТУПЛЕНИЕ НА ЗАЩИТЕ ПРОЕКТА.
1. Приступая к работе над проектом, я ставил перед собой следующие цели:
-узнать, что такое автомобиль, совершив экскурс в историю его создания;
-предположить, как, возможно, будут выглядеть автомобили в обозримом будущем;
-и, наконец, самое главное: выяснить, как в конструкции автомобиля использованы физические явления и законы
2. Краткая историческая справка по теме проекта:
Кто же и когда создал автомобиль? В 1768 году француз Кюньо, собственно,это ещё был не вполне автомобиль, да и слова такого не существовало, так…самодвижущаяся «тележка»на паровом двигателе, т.к. даже идеи двигателя внутреннего сгорания тогда ещё и близко не было
В 1885г немецкий инженер Карл Бенц создал первый автомобиль, оснащённый бензиновым ДВС, изобретённым соотечественником Бенца инженером Николасом фон Отто
В конструкции современных автомобилей используются максимально лёгкие,но в то же время прочные/а в двигателе-жаропрочные сплавы/,а ещё различные виды пластика, керамика…В отделке салона присутствуют кожа, ткани, иногда даже древесина!
3. Ход выполнения проекта:
Гипотеза: я предположил, что в конструкции автомобиля нашли широкое применение физические явления и законы. Так ли это? Постарался разобраться.
Сначала я решил выяснить для себя, что же такое автомобиль с научно-технической точки зрения.
Затем узнал кем и когда был создан первый автомобиль вообще и первый автомобиль с бензиновым двигателем.
Уяснил для себя общее устройство автомобиля, представив его в виде схемы.
Немного пофантазировал, представив как могут выглядеть автомобили будущего.
Далее, серьёзно подумав, как же конструктивные особенности автомобиля связаны с физикой, начал более глубокое исследование по данным направлениям. Ввиду того, что связь с физикой можно проследить буквально в каждой системе автомобиля, в каждом конструкторском и дизайнерском решении, рассмотреть абсолютно всё мне было невозможно, поэтому некоторые моменты как то физические процессы в работе ДВС, особенности в конструкции карбюраторного, инжекторного и дизельного ДВС, а также внешние аэродинамические особенности я не исследовал.
Я выбрал такие направления изучения связи физики с конструкцией автомобиля.
• Силы, действующие на движущийся автомобиль.
• Инерция. Масса – мера инертности.
• Вращение твёрдого тела.
• Центр тяжести.
• Термодинамика.
Рассказ сопровождается показом слайдов презентации. Кто это будет делать!?В.И.?
4. Выводы по теме проекта и собственная оценка работы над проектом.
Итак, я выяснил, кто создатель первого автомобиля, как в общих чертах устроен современный автомобиль, предположил возможное совершенствование дизайна автомобиля в будущем, и, самое главное, исследовал на доступном учащемуся уровне /то есть, к сожалению, лишь теоретически/ физические принципы, заложенные в конструкцию любого автомобиля. Надеюсь, в будущем эти знания помогут стать мне умелым и аккуратным на дороге водителем, а также механиком своему автомобилю, который когда-нибудь у меня, надеюсь, будет.
Уважаемые слушатели, на этом у меня всё. Спасибо за внимание!