Использование физических величин и физических явлений в устройстве и эксплуатации автомобиля

Проект «Законы физики в устройстве автомобиля»

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 повышения квалификации

Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС

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.

Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки

Время чтения: 11 минут

В Думу внесли законопроект об обязательном образовании для находящихся в СИЗО подростков

Время чтения: 2 минуты

В Минпросвещения рассказали о формате обучения школьников после праздников

Время чтения: 1 минута

Путин поручил не считать выплаты за классное руководство в средней зарплате

Время чтения: 1 минута

Петербургский Политех перевел студентов на дистанционку

Время чтения: 1 минута

Минпросвещения создает цифровую психологическую службу для школьников

Время чтения: 1 минута

Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки

Время чтения: 11 минут

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.

Источник

Использование физических величин и физических явлений 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!

Источник

Физика в профессии автомеханика»

2. «Физика в профессии автомеханика»

Профессия автослесаря тесно связана с предметом физики: начиная от физических принципов устройства автомобиля и заканчивая технологическими процессами и инструментами.

3. Требования к профессии.

1.Автомеханик должен знать:

1) Устройство всех видов автомобилей (от грузовых до легковых, от отечественных до иномарок)

2) Назначение и работу всех узлов и деталей машин

3) Способы креплений и соединений агрегатов

4) Свойства используемых материалов (масел, присадок, герметиков, проникающих жидкостей)

6) Основы механики, термодинамики, теплотехники.

4. Физика в устройстве автомобиля

Автомобиль буквально нашпигован достижениями физики:

Например, работа двигателя осуществляется благодаря закону термодинамики: газ, полученный при сгорании топлива, расширяясь, двигает поршень.

В карбюраторе создается смесь топлива с воздухом, но для его воспламенения нужна отлаженная система зажигания: свечи для создания искры при разряде, индукционные катушки зажигания, стартер, аккумулятор, создающий электродвижущую силу за счет разделения зарядов химическим путем, и генератор, в роторе которого при вращении его в магнитном поле, вырабатывается индукционный ток.

В работе всех частей машин можно найти проявление механики: протекторы колес для усиления трения дополняют шипами; амортизаторы пружинные и гидравлические и рессоры упруго смягчают толчки; преобразование поступательного движения поршня во вращательное производится с помощью коленчатого вала; изменение скоростного режима осуществляется в коробке передач изменением частоты вращения за счет различного числа зубьев взаимодействующих шестерен (передаточного числа); легкость управления работой агрегатов зависит от работы большого количества рычагов и тяг; гидравлические и пневматические тормоза не подводят даже при аварийном торможении. Использование газовых и жидкостных трубопроводов и насосов предполагает знание закона Бернулли.

7. Профессиональный автомеханик высокой квалификации должен уметь:

1) Диагностировать состояние автомобиля и выявлять неисправности

2) Разбирать и собирать агрегаты, осуществлять их ремонт

3) Заменять детали, прочищать, и даже восстанавливать их.

4) Осуществлять профилактический осмотр, замену масла в двигателе, мостах, коробке передач во

избежание разрушения деталей при трении, тормозной жидкости в тормозной системе,

электролита в аккумуляторе.

5) Восстанавливать форму кузова после аварии, осуществлять антикоррозийную обработку и

Способы восстановления тоже пришли из физики:

1)Механическим воздействием: клепка, правка давлением, гибка, растяжение основаны на пластических свойствах металлов, нарезание резьбы, рубка возможны при воздействии большого давления режущим инструментом, шлифовка и рихтовка трением устраняет неровности и зазубрины.

2) Термические способы: пайка (ускорение процесса диффузии нагреванием и плавлением вещества-связки); сварка соединяет две отъединившиеся части детали; наплавка устраняет трещины, отколы, износ (например, зубья шестерней восстанавливают наплавкой хромом);

3)Электролитический способ устраняет износ посадочных отверстий для подшипников покрытием их в электролитической ванне с двумя электродами хромом или никелем.

4)Электроконтактное напекание порошков и напыление может увеличить диаметр вращающихся осей и валов.

Для выполнения различных операций работники автосервиса применяют специальный инструмент, работа которого также основана на физических принципах:

2)Отвертки- используют вращательный момент;

4) Зубила, выколотки действуют по закону инерции;

5) Напильники для расточки работают на трении;

6) Металлорежущий: сверла, развертки, метчики, зенкеры должны быть заточены под определенным углом, чтобы уменьшить разрушение самого инструмента при взаимодействии с металлом.

Б) Электромеханический инструмент:

Дрель, гайковерт, дисковая электропила, шлифовальная машинка имеют мощный электродвигатель на 220 вольт, совершающий 6оборотов в минуту.

В) Инструмент термического действия:

1) паяльник (его жало нагревается под действием переменного тока до температуры 300 градусов).

1) Стетоскоп для прослушивания двигателя (вообще по звуку можно определить неисправности в работе цилиндров: троение, недостаток масла, повреждение поршня; и в системе зажигания.)

3) Стенд компьютерной диагностики двигателя

5) Электрические тестеры, зонды для обследования состояния электрического оборудования

1) Шиномонтажные станки и стенды балансировки колес при их раскрутке выдают информацию об уклоне.

2) Сушильная камера обеспечивает термический климат для равномерного и быстрого высыхания краски

18. Правила охраны труда.

При работе в автомастерской следует неукоснительно выполнять правила техники безопасности.

А) Соблюдать электробезопасность.

При работе с оборудованием 220-380 Вольт применять резиновые перчатки, коврик, следить за

исправностью изоляции, выдерживать в помещениях влажность не выше 60%.

Б) При сварочных и сверлильных работах защищать глаза от стружки и света щитком,

одевать рукавицы и спецодежду и по возможности респиратор

В) При работе с аккумулятором и паяльником иметь под рукой средства защиты от

Г) При работе с подъемниками и домкратами устанавливать страховочные козлы.

играет главную роль в профессии автомеханика.

Источник