МОДЕРНИЗАЦИЯ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ТОРМОЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ КАК ПУТЬ УМЕНЬШЕНИЯ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНЫХ ПРОИСШЕСТВИЙ В РЕСПУБЛИКЕ ТАТАРСТАН. МАГНИТНЫЙ ТОРМОЗ.

II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

МОДЕРНИЗАЦИЯ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ТОРМОЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ КАК ПУТЬ УМЕНЬШЕНИЯ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНЫХ ПРОИСШЕСТВИЙ В РЕСПУБЛИКЕ ТАТАРСТАН. МАГНИТНЫЙ ТОРМОЗ.

Мифтеев Р.Р. 1Абдуллин А.И. 2
1МБОУ "Гимназия №102" М.С. Устиновой
2МБОУ «Гимназия №102 им. М.С.Устиновой»
Борисова И.П. 1
1МБОУ "Гимназия №102" М.С. Устиновой
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

 1.Введение

Работа «Модернизация существующей системы торможения автомобиля как путь уменьшения дорожно-транспортных происшествий в республике Татарстан. Магнитный тормоз.» посвящается поиску методов безопасного движения в мегаполисах Татарстана.

Цель исследования:

  • Изучить существующую тормозную систему автомобиля

  • Спроектировать новую систему торможения транспорта с использованием электромагнита.

Сегодня трудно представить человечества без машин. И с каждым годом количество автотранспортных средств увеличивается. Уже в начале 2016 года в республике Татарстан зарегистрировано 1млн 276тыс. 799 транспортных средств. В это число входят легковые машины, грузовые, пассажирские и так далее. С увеличение количества машин и увеличивается количество дорожно-транспортных происшествий. Особенно остра эта проблема в крупных городах, таких как Казань, Набережные Челны и Нижнекамск. Основная причина дорожно-транспортных происшествий- человеческих фактор. Например, водитель не успел среагировать на вышедшего на дорогу человека. Другим же фактором является тормозной путь автомобиля. Зачастую расстояние между машиной и другим объектом бывает слишком коротким для того, что бы машина успела остановиться. Так как уменьшить тормозной путь машины?

В рамках предоставленной цели мы решили ряд задач, а именно:

1.Исследовали основные места дорожно-транспортных происшествий в Казани.

2.Изучили способы уменьшения тормозного пути автомобиля.

3.Изучили принцип работы электромагнита.

4.Представили ускорения при торможении автомобиля с использованием магнитной силы и без нее.

5. Способ сокращения тормозного пути с использованием магнитной силы.

2.Основные места скопления дорожно-транспортных происшествий в Казани.

Изучив основные места дорожно-транспортных происшествий в сети, мы составили следующую таблицу наиболее опасных улиц в Казани:

  • Проспект Ямашева. Здесь аварии происходят каждый день. Причиной этого является то, что пешеходы перебегают дорогу в неположенных местах.

  • Мамадышский тракт. На Мамадышском тракте гораздо больше происходит аварий со смертельным исходом, чем на проспекте Ямашева. За прошлый год там зарегистрировано 7 погибших в результате дорожно-транспортных происшествий, и 24 человека были травмированы. На Мамадышском тракте постоянно случаются наезды на пешеходов и столкновения автомобилей.

  • Улица Чистопольская. В рейтинге аварийности она занимает третье место. В среднем за сутки здесь случается от 18 до 22 дорожно-транспортных происшествий.

  • Улица Чуйкова. В списке самых опасных она занимает второе место. В день тут может происходить до 25 аварий. С разметкой проблем здесь нет. Однако на Чуйкова слишком много нерегулируемых перекрестков. Отсюда и большое количество аварий.

  • Проспект Победы. Самый аварийный участок дороги в Казани. В сутки тут регистрируется от 30 аварий и более. В основном все они мелкие.

Исследовав этот список, сделаем вывод, что аварии в основном происходят по вине самих водителей. Автомобилисты часто превышают скорость, не держат дистанцию, подрезают, создавая аварийную ситуацию. Составим график дорожно-транспортных происшествий в г.Казани.

Из данного графика мы видим, что в г. Казани самое опасное место, как для автомобилистов, так и для пешеходов является Проспект Победы. (см. приложение 1)

3. Способ сокращения тормозного пути с использованием магнитной силы.

Тормозной путь — расстояние, которое проходит транспортное средство с момента срабатывания тормозной системы до полной остановки. Протяжённость тормозного пути зависит от скорости, состояния проезжей части, шин, погодных условий. (см. рис. 1)

Рассмотрим тело, когда на него будет воздействовать и магнитная сила.Рассмотрим какие силы будут действовать на автомобиль, (см. рис. 2):

Рисунок 2

x

 

- сила тяжести

- сила реакции опоры

-сила трения

y

Рисунок 2

 

- сила магнитного торможения

x

 

- скорость движения автомобиля до торможения

СогласноII закону Ньютона:

+ + =

Рассмотрим силы с осями.OX: - = -ma

OY: N- mg- = 0Из этого мы поняли что: N= mg+ (1)

Сила трения равна: = μ * N (2) , гдеμ - коэффициент трения

Подставим (1)(2)

=μ *(mg+ ) , благодаря действию магнитной силы, сила реакции опоры увеличивается и увеличивается тоже, то есть > , где - сила трения, когда на автомобиль действует магнитная сила- сила трения без действия магнитной силы.

Согласно II закону Ньютона, ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе. Математический второй закон Ньютона выражается формулой: =

Ускорение до использование магнита: = = μg

Ускорение при работе магнитного тормоза: = ;>

Расчёт тормозного пути автомобиля

= t+ , гдеt- время торможения автомобиля- скорость автомобиля до торможения

a- ускорение

a2x>a1x , то S2x < S1x

Вывод: при использовании электромагнитного тормоза, тормозной путь автомобиля уменьшается.

4. Принцип работы магнита.

Магнит —это тело, обладающее собственным магнитным полем. Возможно, слово происходит от древнегреческого «камень из Магнесиии» — от названия региона Магнисия и древнего города Магнесия в Малой Азии, где в древности были открыты залежи магнетита. Простейшим и самым маленьким магнитом можно считать электрон. Магнитные свойства всех остальных магнитов обусловлены магнитными моментами электронов внутри них.

Основы физики утверждают, что магнитное поле возникает вокруг движущихся заряженных частиц (электронов, ионов). Каждый атом содержит определённое количество электронов на своих орбитах, они быстро вращаются вокруг ядра атома. Следовательно вокруг каждого атома существует магнитное поле. Но если все вещества состоят из атомов, то почему далеко не все вещества обладают магнитными свойствами? Потому, что именно некоторые вещества в твёрдом состоянии обладают особенностью перенаправлять и запоминать вектор направленности электронов. В изначальном состоянии тела, обладающее магнитными свойствами, внутренние векторы направления магнитных полей атомов располагаются хаотичным образом, что ведёт к взаимной нейтрализации общего действия магнитного поля. А вот если внешним мощным постоянным магнитным полем одновременно развернуть все внутренние составляющие магнитных полей, то в результате мы получим действие магнитного поля, которое будет уже однонаправленным.

Проще говоря, вещества, обладающие магнитными свойствами, могут запоминать направление магнитных полей, которые исходят от внутренних элементарных частиц. Если в изначальном состоянии внутренние магнитные поля направлены хаотично, компенсируя друг друга, то при мощном воздействии внешнего магнитного поля все внутренние поля перестраиваются в одном направлении, оставаясь в нём постоянно, (см. рис. 3).

Рисунок 3

 

Существует всего 2 типа магнита: постоянный магнит и электромагнит.

Постоянный магнит — изделие из магнитотвёрдого материала, сохраняющее состояние намагниченности в течение длительного времени. Постоянные магниты изготавливаются различной формы и применяются в качестве автономных (не потребляющих энергии) источников магнитного поля Электромагнит — устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока через него. Электромагнит состоит из обмотки и сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока.Это то, что нам и требуется.

Выбор материала

К магнитам хорошо притягиваются железо, чугун, большинство видов стали и никель.Из данного списка мы выберем никель, так как этот металл нержавеющий и довольно дешёвый . Так как никель нержавеющий, он будет служить долго.

5.Проектирование системы торможения.

Мы предлагаем установить на дно автомобиля электромагнит, на который будет подача тока при нажатии на педаль тормоза или ручного тормоза. Электромагнит мы предлагаем установить на задней части машины, так как при большой скорости машину может перевернуть из-за инерции. Затем необходимо проложить никелевую пластину под дорожное покрытие на середине проезжей части, где будет проезжать электромагнит (см. рис. 3 и 4)

Электромагнит

 

 

Никелевая пластина

 

6.Вывод

Чем больше сила трения колёс машин с покрытием дороги, тем меньше тормозной путь автомобиля. Тормозной путь можно сократить магнитным устройством на машине и металлической пластинкой под покрытием дороги.Плюсы данного устройства:Благодаря нему можно сократить тормозной путь машины, тем самым уменьшить количество дорожно-транспортных происшествий.

Минусы данного устройства:Магниты плохо действуют на организм человека.

7.Литература

  • www.google.ru

  • www.ru.wikipedia.org

  • www.poisk-magnit.ru/article3.html

  • Казань - Автопортал AUTOTAT.ru

  • http://www.tavika.ru/2013/02/experiments-with-magnets..

  • http://electrohobby.ru/dey_mag_pol_kak_us_rab_mag_btt.html

  • http://www.kp.ru/online/news/1259315/

  • http://tatcenter.ru/article/155545/

  • https://www.gazeta.ru/auto/2016/02/09_a_8066663.shtml

  • Учебник по физике 9 класс Н.М. Шахмаев, А.В. Бунчук

  • Учебник по физике 9 класс А.В. Перышкин, Е.М. Гутник

  • https://www.google.com/imghp?hl=ru

8.Приложения

1.Карта города Казани

11

Просмотров работы: 482