|
Пояснительная записка
|
|
1.
|
Автор (ФИО, должность)
|
Ильина Наталья Константиновна,
учитель физики и информатики
|
|
2.
|
Название ресурса
|
Тема: Мотоцикл
– моё увлечение
|
|
3.
|
Вид ресурса
|
Проект учащегося
|
|
4.
|
Предмет, УМК
|
Физика
|
|
5.
|
Цель и задачи ресурса
|
Цель исследования: Исследование
поведения мотоцикла на:
1.
Разных поверхностях дороги
2.
С разными характеристиками покрышек
3.
Проверка скорости мотоцикла в реальных условиях
4.
Проверка мощности мотоцикла в реальных условиях
|
|
6.
|
Возраст учащихся, для которых предназначен ресурс
|
учителя и ученики (7-9 класс)
|
|
7.
|
Программа, в которой создан ресурс
|
Microsoft Office Word, Microsoft Office PowerPoint 2007
|
|
8.
|
Источники информации
1.
Яворский Б.М. Физика. Механика. М.: Дрофа, 2002, 320 с.
2.
Кабардин О.Ф., Орлов В.А. Экспериментальные задания по физике.
9-11 классы: учебное пособие для учащихся образовательных учреждений. М.:
Вербум – М, 2001, 208 с.
3.
http://motoua.net/school/theory/view-motorcycle_power.html
4.
https://www.carshistory.ru/posobie_mehanikam_motociklov/dinamika_motocikla/716.html
5.
https://zen.yandex.ru/media/power2xkoles/pochemu-u-motociklov-raznye-po-razmeru-kolesa-5cf583f391dc1000af2b7f3f
6.
https://ustroistvo-avtomobilya.ru/shiny-i-diski/shiny/vliyanie-shin-na-ekspluatatsionnye-kachestva-mototsikla-vy-bor-shin-dlya-mototsikla/
7.
https://moto-one.ru/poleznoe/articles/59-full-control.html?start=1
8.
http://www.yunker\moto.ru/moto_stati_faq/pochemu_skorost_rastet_ne_proporcionalno_moshnosti_011/tekst_011.html
9.
"https://ru.wikipedia.org/wiki/Мотоцикл"
HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/ HYPERLINK
"https://ru.wikipedia.org/wiki/Мотоцикл"Мотоцикл"
HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/Мотоцикл"Мотоцикл
|
|
Авторская работа
Митина Павла, руководитель Ильина Наталья Константиновна
|
Муниципальное бюджетное
общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная
школа с. Карамышево
Индивидуальный
проект
«Мотоцикл
–
Моё Увлечение»
по физике
ученика
9 класса
Митина Павла Юрьевича
Руководитель
проекта: учитель физики
Ильина
Наталия Константиновна
с. Карамышево
2021 год
Содержание.
1.
Введение.
2.
УЧЕНИЯ
О МЕХАНИКЕ.
2.1
Механика.
Развитие механики как науки.
2.2 История развития мотоцикла
как транспортного средства.
3.
МЕХАНИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ МОТОЦИКЛА.
3.1
Измерение
средней и максимальной скорости мотоцикла.
3.2
Измерение мощности и крутящего момента мотоцикла
3.3
Влияние шин на
эксплуатационные качества мотоцикла
4.
Заключение.
5.
Список
источников и литературы.
Введение.
Мотоцикл
- это двухколёсное транспортное средство, с боковым прицепом или без него,
имеющие максимальную массу не более 400 кг и двигатель с объёмом более 50
см.куб.
Моё первое
знакомство с мотоциклом случилось в 13 лет. Это был мотоцикл моего друга,
питбайк. После первой поездки я стал больше интересоваться мотоциклами и уже на
следущий год я купил мотоцикл. Это был мотоцикл Racer RC50.
Со временем я
проехал свою первую тысячу километров и я стал замечать что мотоцикл со снятыми
защитными дугами едет быстрее чем с ними. И я решил разобраться как же влияет мощность
на скорость мотоцикла. Также я решил узнать как влияет поверхность дороги и
покрышки на скорость и мощность мотоцикла.
Задачи:
•
Познакомиться со специальной литературой.
•
Посетить различные интернет-сайты,
посвященные изучению мотоциклов.
•
Обобщить и систематизировать результаты
исследования в виде презентации
Методы исследования:
•
Обзор литературы.
•
Обзор информации по сети интернет.
•
Практическое исследование характеристик.
Объект исследования: Мотоцикл Racer
RC 50
Актуальность исследования: Все
исследования апробированы на моём мотоцикле Racer RC 50
Индивидуальный план выполнения проекта
|
Этап работы над проектом
|
Задачи
|
Виды деятельности
|
Планируемая
дата
исполнения
|
Дата
фактически
|
Подпись
руководителя
|
|
Подготовка
|
Подбор литературы по теме механика
|
Выбор темы
учебного проекта и тем исследований обучающегося.
Разработка
основополагающего вопроса и проблемных вопросов учебной темы.
|
1.10.20 – 15.10.20
|
13.10.20
|
|
|
Планирование
|
Изучить литературу по теме «механические явления», разработать
план и структуру исследования механических характеристик мотоцикла.
|
Формулировка
задач, которые следует решить. Выбор средств и методов решения задач.
Определение последовательности
и сроков работы.
|
15.10.20 – 15.11.20
|
3.11. 20
|
|
|
Достигнутый результат
|
Используя результаты экспериментов оформить в соответствии с
установленной структурой исследования.
|
Самостоятельная
работа. Оформление записки, плакатов и др.
|
15.02.21 – 28.02.21
|
25.02.21
|
|
|
Защита
|
Обобщить результаты исследования.
|
Окончательное
оформление проекта для защиты.
|
|
|
|
Работа состоит из
введения, теоретической части – учение о механике, история появления
мотоциклов. Практическая часть – Исследование поведения
мотоцикла на:
•
Разных поверхностях дороги
•
С разными характеристиками покрышек
•
Проверка скорости мотоцикла в реальных
условиях
•
Проверка мощности мотоцикла в реальных
условиях
Основная
часть.
Механика. Развитие
механики как науки.
Механика
— раздел физики, наука, изучающая движение материальных тел и взаимодействие
между ними; при этом движением в механике называют изменение во времени
взаимного положения тел или их частей в пространстве.
По
поводу предмета механики уместно сослаться на слова авторитетного учёного-механика
С. М. Тарга из введения к 4-му изданию его широко известного учебника
теоретической механики: «Механикой в широком смысле этого слова называется
наука, посвящённая решению любых задач, связанных с изучением движения или
равновесия тех или иных материальных тел и происходящих при этом взаимодействий
между телами. Теоретическая механика представляет собою часть механики, в
которой изучаются общие законы движения и взаимодействия материальных тел, то
есть те законы, которые, например, справедливы и для движения Земли вокруг
Солнца, и для полёта ракеты или артиллерийского снаряда и т. п. Другую часть
механики составляют различные общие и специальные технические дисциплины,
посвящённые проектированию и расчёту всевозможных конкретных сооружений, двигателей,
механизмов и машин или их частей (деталей).
История развития
мотоцикла как транспортного средства.
Первый
известный моторный двухколёсный экипаж — велосипед с паровой машиной — построен
в 1869 г. французом Пьером Мишо. Тяжёлый кованый остов и двигатель всего в
четверть лошадиной силы с громоздким котлом сделали машину малопригодной для
езды.
Первый
мотоцикл был построен в Германии немецкими инженерами в 1885 году. Бензиновый
карбюраторный двигатель имел мощность 1,5 л. с. и был установлен на деревянной
раме с деревянными колёсами. На первых испытаниях мотоцикл развил 12 км/ч. В
этом же году он был запатентован как «машина для верховой езды с керосиновым
двигателем».
В 1894
году открылось первое серийное производство мотоциклов. Машина напоминала
велосипед с дамской рамой и была ещё очень несовершенна
В первые
годы XX века мотоцикл приобрёл популярность благодаря дешевизне и спортивному
духу. Основаны старейшие из известных в мире европейских и американских марок
Типичный
мотоцикл 1900-х- середины 20-х годов представлял собой раму велосипедного типа
с низко установленным в переднем треугольнике тихоходным тяжёлым двигателем,
часто с непосредственным ремённым приводом на колесо. В 20-х активизировались
итальянские и немецкие фирмы, мотогонки стали массовым и зрелищным спортом,
ускорив развитие компоновки и технологии.
В начале
60-х на мировой рынок выходят японские производители. В 60-70-е рост удельной
мощности, популярность гонок приводит к формированию спортивного, агрессивного
стиля в конструировании и дизайне.
Начало
2000-х годов характерны ростом технологического совершенства машин ведущих
марок, обусловленным повсеместным внедрением компьютеров в проектирование,
материаловедение и дизайнерскую работу
Сегодня
мотоцикл также является популярным спортивным снарядом; проводится множество
соревнований в различных дисциплинах (шоссейно-кольцевые гонки,
шоссейно-кольцевые гонки сайдкар, мотобол, мотокросс, спидвей, дрэг-рейсинг,
триал и многие другие.
Механические характеристики мотоцикла.
Паспортные данные
|
Максимальная
мощность, кВт
|
5,2 (7500) кВт
|
|
Максимальный крутящий момент
|
7,8 (5000) Нм
|
|
Передняя покрышка
|
2,50-17
|
|
Задняя покрышка
|
2,75-17
|
|
Емкость бензобака, л
|
6,0 л
|
|
Вес, кг
|
83 кг
|
Измерение
механических характеристик мотоцикла и
сравнение с заявленными производителем проводилось по следующему алгоритму:
•
Тема
эксперимента.
•
Цель
эксперимента.
•
Приборы и
материалы, используемые в ходе эксперимента.
•
Ход
эксперимента.
•
Таблица
результатов.
•
Вывод
опыта.
Измерение
средней и максимальной скорости мотоцикла.
Цель эксперимента: Измерить среднюю и
максимальную скорости мотоцикла.
Приборы и материалы: секундомер
Ход эксперимента:
•
Проехать
участки длиной 100 м и 500 м
•
При помощи
секундомера измеряем время движения.
•
Рассчитываем
скорость по формуле V=S*t.
•
Результат
измерения вносим в таблицу.
•
Рассчитываем
среднюю скорость по формуле: V=Sвесь/tвсе.
|
Опыт
|
S, км
|
t, ч
|
Vср, км/ч
|
V max, км/ч
|
V max, заявленная по паспорту, км/ч
|
|
1
|
0,1
|
0,00277778
|
54 км/ч
|
25 км/ч
60 км/ч
|
75 км/ч
|
|
2
|
0,5
|
0,00833
|
Расчет средней скорости:
Vср =Sвесь/tвсе =
(0,1+0,5) / (0,00277778+0,00833) = 0,6/0,01110778 = 54 км/ч
Вывод эксперимента. В результате исследования
средняя скорость мотоцикла равна 54 км/ч, максимальная – 65 км/ч.
Измерение
мощности и крутящего момента мотоцикла
Цель
эксперимента: Определить возрастание мощности
Приборы
и материалы: Рулетка, секундомер
Ход
эксперимента.
Вопрос: "Почему 10-сильный „Минск“ развивает
100 км/ч, а 30-сильная „Планета-Спорт“ всего 140, а не 300?
Почему
скорость растет не пропорционально мощности?
И можно
ли заменив 16-дюймовое колесо на 19-дюймовое увеличить скорость?"
Колеса
менять сложно. Проще менять звездочки в цепной передаче. Когда-то, по
простительной незрелости лет, мы тоже пытались увеличить скорость таким
способом.
На «Яву-350»
модели 360/00 вместо стандартной звездочки с 17-ю зубьями втыкали звездочку с
19-ю зубьями, — ребята были, само собой, грамотные, так что уже в уме
ухитрялись подсчитать, что скорость возрастет на добрых 12%.
И что
же? Результат оказался более чем плачевным. Мы обзавелись мотоциклом узко
специального назначения, — он здорово ходил на крутых спусках, под гору. А
насчет наоборот… — и вспомнить противно! Даже на горизонтальной трассе скорость
ощутимо упала, мотор явно не в состоянии был выйти на обороты максимума
мощности — «не тянул». Вялый разгон, чувствительность к встречному ветру,
нежелание возить пассажира — вот портрет нашего «усовершенствованного»
мотоцикла.
Итак, что же это за штука такая — мощность?
Это, как известно, способность машины выполнить некую
работу в течение секунды. Если уменьшить в этом примере вес до 5 кг, но поднять
его за секунду на 2 метра, мощность потребуется та же.
На низшей передаче скорость невелика, но при
повышенной тяговой силе, на высшей скорость больше, но тяговая сила меньше.
В инструкциях обычно указывается эффективная мощность
мотора. Так общепринято.
Однако не вся эта мощность дойдет до заднего колеса,
часть ее непременно потратится на преодоление сил трения в силовой передаче,
перемешивание масла в коробке передач, смазки в кожухах цепи и т. д.
В результате даже на достаточно хорошо
сконструированных современных машинах эти потери достигают 15%, а то и более.
Они, кстати, больше у нерадивого хозяина, который не заботится о смазке силовой
передачи, ее исправности и правильной регулировке. Значит, тратится лишний
бензин, понапрасну расходуются денежки. Кроме сил трения в трансмиссии, часть
мощности поглощается генератором мотоцикла, — правда, она невелика.
Если в инструкции вы увидите, что мощность указана в
непривычных кВт (киловаттах), это не должно вас смущать, — таковы современные
требования.
Пересчет несложен: 1 л. с. численно равна 0,736 кВт.
Действующие на мотоцикле силы, включая его вес, могут
измеряться не в килограммах, а в ньютонах.
Ну и что? 1 кг равен 9,81 Н. И все!
Крутящий момент, соответственно, измеряется не в
привычных килограммометрах (кгм), а в ньютон-метрах (Нм).
Поэкспериментируем (мысленно) с мотоциклом. С открытым
на 1/4 дроссельным золотником разгоняем мотоцикл во всем, доступном ему при
этом, диапазоне оборотов, регистрируя с помощью неких приборов крутящий момент
и мощность.
Они меняются с оборотами, — при малом числе оборотов
мощность, то есть способность мотора производить полезную работу, невелика, с увеличением
числа оборотов она возрастает, а при каких-то оборотах достигает максимума, за
которыми уже падает.
Максимум крутящего момента соответствует ситуации,
когда среднее эффективное давление в цилиндре наибольшее, — оно зависит от
качества продувки цилиндра, наполнения его свежим зарядом смеси, от полноты
сгорания, тепловых потерь.
Но сам по себе крутящий момент еще не есть мощность.
Чтобы при этом производилась какая-то работа, коленвал
должен вращаться. Если вы, не запуская двигатель, нажимаете на пусковой рычаг,
в цилиндре происходит сжатие,- уже можно говорить о том, что к коленвалу
приложен некоторый крутящий момент,- а мощность равна нулю. Не так ли?
При оборотах ниже какого-то предела мотор не сможет
работать, уже хотя бы потому, что на столь низкой скорости воздушного потока в
карбюраторе (ведь дроссель-то открыт!) нормальное распыление топлива становится
невозможным. Мощность с ростом оборотов увеличивается не беспредельно, она тоже
имеет точку максимума, но обороты, ей соответствующие, не те, что у максимума
момента: мощность и момент (соответственно в л. с. и кгм) связаны формулой: N=
Мкр х n / 716,2 где n — число оборотов в минуту.
Влияние шин на эксплуатационные
качества мотоцикла
Один
из главных вопросов при подготовке мотоцикла к соревнованиям — это выбор шин,
которые необходимо установить на мотоцикл. Решение его зависит от многих
факторов: мощности двигателя, передаточного отношения от двигателя к заднему
колесу, веса и конструкции мотоцикла, веса гонщика, характера трассы и т.п.
Основные
характеристики шины, определяющие эксплуатационные качества мотоцикла,
следующие: размер (габариты), тип рисунка протектора и конфигурация профиля.
Учитывая, что лучшие эксплуатационные качества мотоцикла достигаются
обеспечением шинами максимального сцепления с дорогой при любом положении
мотоцикла, идеальной была бы шина, обладающая таким рисунком протектора и
профилем, которые исключали бы проскальзывание и снос мотоцикла относительно
дороги.
Эксплуатационные
характеристики мотоцикла в основном зависят от мощности двигателя.
Одна
из важнейших характеристик мотоцикла — это его динамика — качество, зависящее
от мощности и характеристики двигателя и передаточного отношения трансмиссии,
т. е. от величины крутящего момента Мкр, подводимого к заднему колесу. Величина
Мкр должна быть больше момента сопротивления Мс качению шины по грунту и в то
же время не должна его значительно превышать, т. е. Мкр>Мс.
В
случае, если крутящий момент меньше момента сопротивления (МК<М), мотоцикл
не сможет тронуться с места, а если крутящий момент много больше момента
сопротивления (Мкр> Мс), то движение мотоцикла будет сопровождаться
постоянной пробуксовкой колеса, что также снижает динамику мотоцикла, его
устойчивость и управляемость.
Величина
момента сопротивления зависит в первую очередь от площади контакта шины с
грунтом, нагрузки на шипу, а также от момента инерции колеса с шиной и
характера грунта.
Площадь
контакта при прочих равных условиях (нагрузка на колесо, характер грунта и т.
п.) определяется шириной протектора, т. е. габаритами шины.
В
случае, если шина большего размера, чем допускает мощность двигателя, мотоцикл
резко снизит свои динамические качества. Если же шина меньшего размера, то
наряду с ухудшением динамики значительно снижается проходимость мотоцикла, так
как постоянная пробуксовка колеса и более высокие удельные давления в зоне
контакта шины с дорогой приводят к тому, что мотоцикл «проваливается», особенно
в мягкий грунт (песок, грязь и т. п.).
Таким
образом, решающее значение для обеспечения хороших эксплуатационных качеств
мотоцикла имеет правильный выбор размера шины.
До
сих пор речь шла о шинах, устанавливаемых на заднее
колесо мотоцикла. Требования, предъявляемые к шине переднего колеса, несколько
иные и определяются условиями его работы.
Шина
переднего (ведомого) колеса должна обеспечивать хорошую управляемость
мотоцикла, и устойчивость на поворотах, хорошо «держать дорогу», препятствовать
боковому сносу, иметь возможно меньшее сопротивление качению.
Перечисленные
эксплуатационные качества шины переднего колеса обеспечиваются несколько более
скругленным профилем и, значит, практически постоянным по величине контактом с
дорогой; меньшей шириной профиля; хорошей самоочищаемостью рисунка протектора.
Для
лучшей управляемости и уменьшения сопротивления качению радиус качения шины
переднего колеса должен быть не меньше, чем у шины заднего колеса.
Качение
шины по твердому грунту
Деформация
почвы практически отсутствует. Сцепление шины с грунтом и передача крутящего
момента осуществляется главным образом за счет сил трения в зоне контакта.
Качение
шины по грунту с твердым, основанием, и рыхлым верхним слоем
Сцепление
шины с грунтом совершается с помощью двух видов сил: сил трения и плоскости
контакта и сил зацепления, возникающих при взаимодействии элементов рисунка
протектора с грунтом. Управляемость мотоцикла резко снижается, появляется
опасность заноса и падения мотоцикла.
Качение
шины по глубокому рыхлому грунту
В
этом случае, как и в предыдущем, сцепление шины с грунтом осуществляется за
счет сил трения и зацепления. Однако при качении шины по глубокому мягкому
грунту силы зацепления имеют большее значение, так как элементы рисунка не
входят в контакт с твердым слоем грунта. В то же время общая сила сцепления
здесь меньше.
Качение
шины по сухому песку и сухому снегу
При
«проваливании» шины уплотнения и прилипания к шине песка и снега не происходит,
шины самоочищаются очень хорошо, однако легко «зарываются». Коэффициент
буксования очень высок.
В
связи с этим улучшить сцепные качества шины можно только путем снижения
удельных давлений в контакте, т. е. уменьшением давления воздуха и применением
шин с большой площадью контакта.
Заключение.
В ходе опыта который проводился на
моём мотоцикле мы поняли, что средняя скорость мотоцикла практический совпадает
с максимальной скоростью развитой на участке 500 метров. Также мы узнали, что
максимальная скорость мотоцикла развитая на участке 500 метров не совпадает с
заявленной скоростью мотоцикла по паспорту. И все же не стоит выжимать из
мотоцикла его максимум ведь это может привести транспортное средство в
нерабочее состояние.
На разных поверхностях дороги
мотоцикл ведет себя по-разному. Легче всего мотоцикл едет по твердому грунту,
намного тяжелее мотоциклу приходится на рыхлом грунте. Там вероятность уйти в
занос или упасть с мотоцикла намного больше. Чтобы продлить и облегчить жизнь
своему мотоциклу все же лучше всего ездить по твердому грунту. А если мотоцикл
будет использоваться на рыхлом грунте то тогда стоит приобрести специальные
шины, которые будут подходить для данной местности.
При оборотах ниже какого-то предела
мотор не сможет работать, уже хотя бы потому, что на столь низкой скорости
воздушного потока в карбюраторе (ведь дроссель-то открыт!) нормальное
распыление топлива становится невозможным. Мощность с ростом оборотов
увеличивается не беспредельно, она тоже имеет точку максимума, но обороты, ей
соответствующие, не те, что у максимума момента.
Список источников и
литературы.
10.
Яворский
Б.М. Физика. Механика. М.: Дрофа, 2002, 320 с.
11.
Кабардин
О.Ф., Орлов В.А. Экспериментальные задания по физике. 9-11 классы: учебное
пособие для учащихся образовательных учреждений. М.: Вербум – М, 2001, 208 с.
12.
http://motoua.net/school/theory/view-motorcycle_power.html
13.
https://www.carshistory.ru/posobie_mehanikam_motociklov/dinamika_motocikla/716.html
14.
https://zen.yandex.ru/media/power2xkoles/pochemu-u-motociklov-raznye-po-razmeru-kolesa-5cf583f391dc1000af2b7f3f
15.
https://ustroistvo-avtomobilya.ru/shiny-i-diski/shiny/vliyanie-shin-na-ekspluatatsionnye-kachestva-mototsikla-vy-bor-shin-dlya-mototsikla/
16.
https://moto-one.ru/poleznoe/articles/59-full-control.html?start=1
17.
http://www.yunker\moto.ru/moto_stati_faq/pochemu_skorost_rastet_ne_proporcionalno_moshnosti_011/tekst_011.html
"https://ru.wikipedia.org/wiki/Мотоцикл"
HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/ HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/Мотоцикл"Мотоцикл"
HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/Мотоцикл"Мотоцикл
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.