Мотосовет № 32 — Тормозной путь и время (простая математика)

Продолжаем переводить мотосоветы по теме «торможения». А какой торможение можно расматривать в отрыве от математики?
Поэтому сегодня короткий урок простой математики по торможению!

James R Davis Stopping Distance And Time (The Math Is Simple)
Источник: http://msgroup.org/
Перевод: sixbisix

Один читатель после знакомства с Мотосоветом № 31 прислал мне небольшой критический комментарий:

Цитата:
В целом, все о чём вы написали правильно, но думаю вам вероятно нужно проверить ваши вычисления…

В арсенале дорожных строителей есть несколько эмпирических правил, выведенных с течением времени. Например, они установили, что если поверхность дороги сухая, то средний водитель может безопасно остановить автомобиль с замедлением 4.5 метра в секунду за секунду (м/сек/сек) (прим. Sixbisix — падение скорости составит 16 км/час за 1 сек). Это значит, что средний водитель может тормозить с таким замедлением, без какой-либо опасности потерять контроль над машиной.

Единицей измерения скорости является расстояние деленное на время (метры в секунду). Единицей измерения ускорения (или замедления в конкретном случае) являются метры/секунда/секунда в вашей интерпретации.

Я верю, что он хочет помочь, а не только потролить.

Даже если замедление измеряется в м/с/с, а не в м/с, то я не вижу проблем этом. В моей статье рассказывается о том, что вы можете «… замедлится… с замедлением 4.5 м/с», но я думаю, что из контекста понятно, что я имел ввиду, и независимо от скорости, предположим скорость перед торможением была 97 км/час, вы можете замедляться на 16.5 км/час каждую секунду, т.е. через 1 секунду ваша скорость будет 80 км/час, через 2 секунды 64 км/час и т.д. С математической точки зрения было бы корректнее говорить о «м/сек/сек», чем «м/сек», но возможно это бы кого-нибудь запутало.

[Инженеры обычно в своих расчётах используют замедление 16 км/час/сек, указанное в «Стандарт геометрического дизайна скоростных магистралей и улиц» (страница 111). Как следует из цитаты ниже, со страницы 111, это очень консервативное значение:]

(Прим. SixBiSix: в оригинале цитата со страницы 111 пропущена)

Вы заметите, что там сказано «большинство водителей замедляются с замедлением выше 16 км/час/сек» и это с учётом того, что 90% водителей могут замедляться быстрее 12 км/час/сек.

Далее в письме мой читатель продолжает рассуждать:

Цитата:
Это значит, что вы можете остановить ваш мотоцикл за 5.4 секунды (включая 1 секунду на задержку) и общая длинна остановочного пути будет всего 86 метров!

Если вы посмотрите на любой дорожный тест современного мотоцикла, то увидите, что тормозной путь со скорости 97 км/час составляет обычно 37-43 метра. Часто разброс составляет 46-55 метров.

Основываясь на этом предположении, я перепроверил математически и получил такие же результаты.

Здесь я не вижу никаких несоответствий. Смысл мотосовета был в том, что повышая свой навык торможения, вы значительно уменьшаете как время остановки так и остановочный путь. Более того, хотя я осознаю, что мотогонщик может достигнуть замедления 1g (35 км/час/сек) или больше, достаточно опытный мотоциклист может легко тормозить с замедлением более 21 км/час/сек. Для сравнения дорожные строители исходят из предположения, что средний водитель безопасно может достигнуть замедления 16 км/час/сек.

Поэтому, я не говорил, что вы должны (или можете) тормозить с замедлением 1g. Я имел ввиду, что вы, если немного потренируетесь, можете и должны стремиться к тому, чтобы тормозить намного лучше (безопаснее) «усреднённого водителя».

Вернемся к расчётам…

Для того, чтобы определить время торможения при постоянном замедлении, вы должны просто разделить скорость перед началом торможения (в км/час) на величину замедления.

96.56 км/час=26.82 м/сек. Если вы тормозите с замедлением в 6.09 м/сек/сек, то время остановки составит = 29/6=4.4 сек. Еще 1 секунда на задержку перед началом торможения (распознавание опасности и время реакции) и всего для остановки потребуется 5.4 секунды. Столько сколько я и говорил.

Для того, чтобы определить остановочный путь вы должны ½ скорости перед торможением умножить на время торможения (т.е. вы определите вашу среднюю скорость при торможении и умножите её на время, в течение которого вы тормозили). Для приведенного выше примера порядок вычислений следующий:

0.5*26.82*4.4= 59 метра. Так как мы проехали 26.82 метра перед тем, как нажали на тормоза, то мы прибавляем это расстояние к 59 метрам и в итоге получаем 85.82 метра. Столько, сколько я говорил.

Почему же результаты моих вычислений так далеки от данных производителя? Ответ прост. Они указывают ТОЛЬКО тормозной путь и замедление в 1g. [Журнал «Ездок» как-то опубликовал результаты замеров остановки мотоцикла Yamaha со скорости 96.56 км/час. Средний результат 56.99 метров в серии из 9 попыток. Это значит, что торможение было с замедлением 13.41 м/сек или примерно 1.3g ]

Принимая замедление равное 9.75 м/сек (1g) мы вычисляем время остановки 2.75 секунды (26,82/9,75). Рассчитанный тормозной путь составит 36.87 метра (Не принимая во внимание дополнительные 26.82 метра, которые проедет мотоцикл до начала торможения). Это соответствует данным, опубликованным в отчёте.

Математика – это просто. Вывод тоже прост – умелое торможение может сохранить вашу жизнь.

Для тех, кто силён в математике. Я полностью осознаю, что когда я упростил уравнение и ввел понятие «средней скорости», то в итоге получил лишь приблизительный тормозной путь. Формула для точных вычислений, которая учитывает замедление, может быть трудна для восприятия некоторыми читателями. Я решил упростить эту формулу потому, что смысл её прост (Кроме того она дает точно такой же результат).

где,
X – остановочный путь (метры)
Xо – путь до начала торможения (метры – например, распознавание и начало действия – расстояние 26 метров)
Vо – первоначальная скорость (м/сек)
t – время торможения (секунды)
a – замедление (м/с/с)

P.S. cophia куда-то пропала 🙁 Поэтому пока мотосовет без её картинки… :_(