Question:
Pourquoi mon pare-chocs se gratte-t-il lorsque je roule vite sur une bosse mais pas lentement?
scohe001
2018-11-12 22:04:08 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Lorsque je conduis ma voiture sur une bosse ou un changement rapide de pente (de plat à montée ou de descente à plat), si je ne roule pas lentement et que la bosse / changement de pente est suffisamment importante, je finirai paravec mon pare-chocs avant traînant sur la route / bosse.Mais si je vais lentement, il n'y a pas de tel problème.

Je m'attendrais à ce que les roues suivent toujours le même chemin quelle que soit la vitesse, donc la carrosserie de la voiture devrait également agir de la même manière.Pourquoi cela fait-il une différence lorsque la vitesse est modifiée?Pourquoi la voiture ne se comporte-t-elle pas de la même manière quoi qu'il en soit?

https://www.youtube.com/watch?v=UB9gA9Af5Tw
Cinq réponses:
Michael Seifert
2018-11-12 22:20:56 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Parce que votre voiture a une suspension.

Les roues d'une voiture ne sont pas fixées de manière rigide au cadre. Au contraire, ils sont fixés avec des ressorts et des amortisseurs qui permettent aux roues de bouger quelque peu par rapport au reste de la voiture. C'est généralement une bonne chose, car cela signifie que lorsque les roues franchissent une petite bosse ou un nid-de-poule sur la route, le cadre n'a pas nécessairement besoin de monter et descendre; et ainsi vous, le passager, obtenez une conduite plus douce. Mais si les bosses sont importantes et les vitesses trop élevées, ce même effet de "lissage" signifie que le châssis de la voiture peut entrer en contact avec la chaussée.

Quant à savoir pourquoi cet effet de lissage se produit: imaginez que vous avez, sur une table, un gros bloc (représentant la voiture), attaché par un ressort (la suspension) à un bloc plus petit (la roue). Supposons que la table est très lisse, de sorte que nous pouvons ignorer les frottements entre la table et les petits blocs. Si vous tirez rapidement le petit bloc & loin du bloc le plus grand, le ressort s'étire beaucoup et le gros bloc ne bougera pas beaucoup du tout: il a beaucoup d'inertie et ne peut donc pas accélérer très rapidement. C'est l'équivalent de franchir une bosse ou un nid-de-poule à grande vitesse: la roue se déplace soudainement vers le haut ou vers le bas par rapport au cadre, mais le cadre ne bouge pas beaucoup vers le haut ou vers le bas.

Mais si vous éloignez lentement le petit bloc du grand bloc, le grand bloc suivra le petit bloc, tandis que le ressort ne s'étirera pas beaucoup.Dans ce cas, la faible accélération de la grande masse se produit sur un temps plus long, et ainsi elle peut bouger davantage pendant que la force est exercée sur elle.C'est l'équivalent de franchir une bosse / nid-de-poule à basse vitesse;puisque les roues montent ou descendent relativement lentement, le châssis de la voiture les suivra.Si vous franchissez une bosse à faible vitesse, cela signifie que le cadre suivra les roues (qui suivent la surface de la route), plutôt que de se déplacer dans quelque chose qui ressemble à une ligne droite et peut-être heurter la surface de la route.

A noter également que les suspensions peuvent se comporter différemment en fonction de la rigidité des ressorts.Les voitures qui sont au ras du sol doivent avoir une suspension relativement rigide pour éviter le fond, car il y a peu de place pour que le ressort se déplace.Les véhicules qui roulent plus haut peuvent avoir une suspension plus souple qui absorbe plus de bosses sans traîner le châssis sur le sol.C'est une conduite plus douce, mais peut également rendre la voiture moins réactive car la direction est atténuée par les chocs.
J'aimerais vraiment pouvoir accepter 2 réponses.Votre expérience de pensée est parfaite, mais j'espérais une réponse plus physique, alors je vais avec Džuris.Merci pour la bonne réponse !!
Non, c'est parce que la voiture a des appuis.La suspension permet le mouvement, mais ne le provoque pas.
L'appui d'appui d'@jpaugh: n'a pas d'importance ici.Les voitures sont retenues sur la route par tout l'acier et l'aluminium lourds dont elles sont faites.
Gardez à l'esprit que les ressorts absorbent les chocs et les "amortisseurs" sont des amortisseurs.
Notez que la suspension n'est pas la seule partie de la réponse.Même si une voiture n'avait pas de suspension, elle se comporterait différemment à haute vitesse.Il pourrait faire un saut ou se casser.
@scohe001 En fait, si vous voulez une réponse physique ** complète **, nous devons impliquer des équations différentielles et c'est extrêmement difficile à comprendre.La clé pour comprendre ceci est ce qui déclenche cette réponse: les roues et le corps ne sont pas ** rigidement ** liés;les roues peuvent se déplacer par rapport à la carrosserie de la voiture.
@MichaelK Pas aussi difficile que vous le pensez.Ce n'est pas étudié par la physique, c'est en fait l'ingénierie électrique, dans ce qu'on appelle la théorie du contrôle.L'électrotechnique a un formalisme simple pour convertir les différences en équations linéaires issues de la théorie des circuits.Recherchez «modèle de voiture quart».
Džuris
2018-11-13 05:09:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Je pense que physics.SE mérite une réponse dans la terminologie de la physique.

Changement de direction = accélération. L'accélération est causée par la force. La force est appliquée par la suspension et la comprime.

Des vitesses plus élevées entraînent une accélération plus importante et une force plus importante qui à leur tour comprime davantage le ressort.

Pour être un peu plus précis, nous pourrions modéliser la courbe ascendante comme étant constituée de segments d'arc. Cela signifierait qu'au niveau du segment de rayon de courbure $ r $ l'accélération est $ v ^ 2 / r $ span > et la force est $ mv ^ 2 / r $ . Si nous supposons que le ressort est linéaire, la compression sera égale à la force sur la constante du ressort - $ \ frac {mv ^ 2} {rk} $ .

Avertissement: le ressort n'est probablement pas linéaire, il devrait devenir de plus en plus polynomial près des extrêmes de sa plage (c'est-à-dire qu'il devrait essayer de s'empêcher de trop se compresser). Le $ m $ n'est pas la masse de la voiture mais quelque chose comme la partie qui repose sur l'axe en question. Cela dépend de plusieurs facteurs, notamment la courbure de la route et l'accélération absolue de la voiture. Et le $ r $ n'est pas le rayon de courbure de la route mais celui de la carrosserie de la voiture. La suspension est conçue exactement pour la rendre inférieure à la courbure de la route - lisser la bosse.

La suspension de voiture est conçue pour être assez proche de la linéarité sur tout le rapport de mouvement, c'est donc une hypothèse valable à faire - également +1 pour être la seule réponse à mentionner la partie de la vitesse au carré, car c'est le problème clé que je vois - l'hypothèse de la questionles roues et la carrosserie de la voiture empruntant le même chemin est faux
Explication géniale.La relation v ^ 2 explique spécifiquement pourquoi il y a une si grande différence en seulement quelques mph.
Une chose qui n'est pas claire dans cette réponse est la raison pour laquelle une force pousse la voiture vers le bas.Ce n'est pas simplement à cause de la vitesse: c'est à cause de la résistance de l'air et du fait que la voiture est aérodynamiquement conçue pour convertir ce frottement en une force descendante.
@jpaugh: à moins que vous ne conduisiez une voiture de course spécialement conçue à une vitesse ridicule, l'appui aérodynamique n'est pas significatif.La gravité est suffisante pour analyser cette situation.
Ce n'est pas une bonne réponse.Il est factuellement correct dans ses déclarations mais il ne présente pas une ** chaîne complète de raisonnement ** entre une grande vitesse et le raclage de l'avant dans le ralentisseur.
@whatsisname Veuillez m'éclairer.Comment la gravité fonctionne-t-elle différemment sur des objets à des vitesses différentes?Qu'est-ce qui fait que l'avant de la voiture se déplace vers le bas, si ce n'est pas d'appui?Sans appui, je m'attendrais à ce que l'avant de la voiture s'incline légèrement vers le haut (et l'arrière vers le bas) en raison de l'inertie.Pourquoi ne fait-il pas ça?(Et comment la gravité explique-t-elle cela?)
@jpaugh: Je ne peux pas comprendre le niveau de confusion que vous décrivez ici.Le système peut être compris même si vous pensez qu'une voiture n'a qu'une seule roue.La masse de la voiture résiste aux changements de vitesse.Si le sol en dessous se déplace assez vite, c'est-à-dire une bosse assez grande par rapport à la vitesse de la voiture, les ressorts ne fourniront pas assez de force pour déplacer la masse de la voiture et le véhicule atteindra le fond.Jetez quelques milliers de livres de briques dans une voiture et vous pourrez la frapper à la vitesse de la marche.
Hagen von Eitzen
2018-11-12 22:17:46 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Pour éviter le problème, votre voiture doit être soulevée par-dessus la bosse.Dans le cas d'un mouvement rapide, cela doit se produire dans un laps de temps plus court, donc avec une accélération plus élevée, donc avec une force plus grande - et cette force doit être transférée du sol via vos roues à la carrosserie.Cependant, la relation de position entre vos pneus et la carrosserie est régie par des ressorts et des amortisseurs, qui sont comprimés sous de fortes forces.De plus, le fond de votre pneu peut être compressé pour la même raison.Il s'ensuit que la carrosserie de la voiture se rapproche de la bosse qu'elle ne le ferait au ralenti.

Vous pouvez éviter ce phénomène en supprimant tous les ressorts et amortisseurs (ainsi que les pneus à air) et en les remplaçant par des connexions rigides.Dans ce cas, la carrosserie de la voiture serait accélérée assez brusquement avec une grande force au niveau de la bosse - entraînant probablement une défaillance structurelle!Il y a une raison pour laquelle ces éléments élastiques sont intégrés à votre voiture après tout ...

paparazzo
2018-11-12 22:20:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Les chocs ont un facteur temps.Ils absorberont plus si le changement est rapide.C'est par conception car votre carrosserie et votre voiture ne veulent pas d'un impact rapide.

Je pense que les sources ont aussi un facteur temps.

Ed Would
2018-11-15 09:16:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Frapper la bosse à une vitesse plus élevée provoque plus de force sur la roue et donc plus de force sur les ressorts / amortisseurs, ce qui les fait se comprimer davantage lorsque la roue se déplace vers l'avant de la bosse. Si le pare-chocs est suffisamment en avant de la roue, il peut dégager le haut de la bosse, mais lorsque la roue passe au-dessus du dessus et commence à redescendre par l'arrière, les ressorts ne peuvent pas pousser le corps et le pare-chocs assez rapidement pour fournir la même différence de hauteur qu'avant la bosse. Ainsi, lorsque la roue atteint le bas de la bosse à l'arrière, les ressorts / amortisseurs sont encore légèrement comprimés et cela fait soit le pare-chocs racle le sol au-delà de la bosse, soit le dessous de la voiture derrière le volant pour gratter le haut. de la bosse.

De plus, frapper la bosse produit à la fois une force verticale et une force horizontale sur la roue. Cette force horizontale est dans la direction opposée du mouvement et ralentit la roue et le châssis. La carrosserie et le pare-chocs sont reliés au châssis via les ressorts et les amortisseurs et ils veulent continuer en raison de l'élan. L'élan est centré au centre de gravité du corps / pare-chocs, peut-être à 2 pieds du sol tandis que la force sur la roue est dans la direction opposée au niveau du sol. Cela crée un «moment», ou «couple», qui fait pencher le corps devant comme il le fait lorsque vous appuyez sur les freins. Le pare-chocs est à l'avant et il se déplace donc le plus vers le bas lorsque la voiture pique. En outre, certaines personnes claquent sur les freins à une bosse qui ajoute à l'effet. Vous pouvez voir cet effet en claquant sur les freins à vitesse lente et en regardant l'avant de la voiture piquer vers le bas. Alors ralentissez avant d'arriver à la bosse, puis relâchez les freins avant d'y arriver. Si vous allez trop vite lorsque vous arrivez à la bosse, essayer de ralentir aggravera probablement la situation.



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 4.0 sous laquelle il est distribué.
Loading...