ОГЭ 2018 Физика Часть 1 Задание 20
Прочитайте текст и выполните задания 20-22.
Антикрыло
Рассмотрим движение жидкости в трубе переменного сечения (рис. 1). В широких частях трубы жидкость должна течь медленнее, чем в узких, так как количество жидкости, протекающей за одинаковые промежутки времени, одинаково для всех сечений трубы. Давление же внутри жидкости, которое измеряется с помощью манометрических трубок, ведёт себя обратным образом: давление жидкости больше там, где скорость движения жидкости меньше, и наоборот. Эта зависимость между скоростью жидкости и её давлением известна в физике как закон Бернулли. Закон Бернулли справедлив для жидкостей и газов.
Для увеличения прижимной силы, придавливающей автомобиль к дорожному покрытию, используется специальное приспособление – антикрыло. Рассмотрим сначала крыло симметричного профиля, установленное строго горизонтально (рис. 2а). В этом случае набегающие на него струйки воздуха будут огибать его совершенно одинаково и давление воздуха под и над крылом будет тоже одинаковым.
Теперь установим крыло под углом к потоку (рис. 2б). Скорость движения воздушного потока под нижней поверхностью крыла становится больше скорости над верхней поверхностью. Соответственно, давление воздуха на верхнюю поверхность крыла будет больше, чем давление на нижнюю поверхность. Из-за образовавшейся разности давлений возникает аэродинамическая сила(рис. 2б), вертикальная составляющая которой называется прижимной силой, а горизонтальная составляющая – силой лобового сопротивления.
Прижимная сила антикрыла возникает благодаря тому, что
Чего только не придумают разработчики для улучшения многих характеристик автомобиля. Не исключением являются и антикрылья, заслуга которых уже давно оценена по достоинству. В этой статье вы побольше узнаете об этой очень полезной детали автомобиля.
Что такое антикрыло?
Антикрыло - это специальная деталь, предназначенная для улучшения сцепления колес с дорожным покрытием, а также улучшения аэродинамических свойств. Впервые это устройство было применено во время автогонок на гоночном болиде известного спортсмена Джона Холла.
Многие люди ошибочно путают две очень похожих детали: спойлер и антикрыло. Однако спойлер имеет другие аэродинамические особенности и принимает форму кузова, плотно облегая его по краям. Кроме того, спойлер имеет плотное крепление, плавно перетекающее в кузов автомашины. Антикрыло же крепится на специальных кронштейнах и делается намного выше задней части кузова. Многие автомобили и вовсе имеют антикрыло, значительно возвышающееся над кузовом.
Многие водители самостоятельно устанавливают антикрыло на свой автомобиль, совершенно не понимая его назначения. Неправильно установленное антикрыло не только не улучшит прижимную силу, но может запросто создать дополнительные проблемы в аэродинамике. Слишком поднятая передняя часть автомобиля ухудшает разгон делая его менее динамичнее, соответственно увеличивается расход топлива, а устойчивость становится только хуже. Исходя из этого, важно, чтобы антикрыло было установлено в нужном месте и имело правильный угол поворота.
Чтобы правильно применять антикрыло, его необходимо комбинировать вместе с передним спойлером. Для этого изготавливается специальный бампер, который направляет воздушный поток поверх кузова, или в радиатор и тормозные механизмы. Основная его задача - не допускать подъема передней части автомобиля.
Преимущества и недостатки антикрыла
Помимо своей прямой обязанности, антикрыло выполняет и другую функцию - улучшает внешний облик автомобиля, делая его более спортивным. Такое сочетание быстро выделяет автомобиль на фоне других. Кроме того, антикрыло обеспечивает такое прижимание автомобиля, которое защищает его от встречного потока грузовиков. Многие заметили, что при встречном разъезде с большегрузными автомобилями, легковой автомобиль слегка отбрасывает в сторону. Из-за этого можно запросто потерять управление. Антикрыло очень быстро решает эту проблему, равномерно распределяя воздушный поток. Таким образом, антикрыло обеспечивает не только хорошую аэродинамику, но и повышает безопасность вождения автомобиля.
У любой системы есть и недостатки. Пожалуй, главным из них является то, что антикрыло имеет слишком большие габариты и подойдет только для спортивных автомобилей. Применяя его на простых седанах, можно запросто утяжелить багажник и тогда его открывание станет большой проблемой. Кроме того, большое антикрыло мешает ставить автомобиль в низкий гараж. Естественно, оно цепляется за крышу и срывается.
Это все, что необходимо знать об антикрыльях. Если вы решитесь установить эту деталь на собственный автомобиль, то лучше всего доверить эту работу специалистам в этой области. Самостоятельная установка антикрыла может только навредить.
Во-первых, необходимо понимать разницу между спойлером и крылом. Спойлеры чаще всего располагаются ближе к кузову автомобиля и помогают тормозить поток воздуха. Крылья размещаются гораздо выше и посредством своей аэродинамики создают прижимную силу. Крылья напоминают самолетные, только перевернутые вверх ногами. Как же тогда работают крылья самолета?
Сейчас возьмем сложный вопрос и разъясним ответ на него доступным языком. Конечно же, необходимо учесть множество сложных параметров, но сейчас мы говорим об основных принципах конструкции крыла и спойлера и рассматриваем только то, какие преимущества они дают характеристикам автомобиля. Если объяснить в упрощенной форме, то быстро движущийся воздух создает силу, когда противоположная сторона объекта замедляет воздух.
Для проверки этой теории возьмите два листа бумаги и держите их кончиками пальцев таким образом, чтобы расстояние между ними было около 1 дюйма. Затем подуйте в этот промежуток, и вы увидите, что листы притягиваются друг к другу. И это не то, чего вы ожидали увидеть. Быстро движущийся воздух создает в промежутке между листами область низкого давления, из-за этого листы и притягиваются друг к другу.
Одно крыло или спойлер, установленные на задней части машины, не улучшат ее характеристик, хотя автомобиль определенно будет выглядеть круче. Чтобы создать подъемную или прижимную силу, нужно, чтобы воздух с одной стороны аэродинамической поверхности двигался быстрее, чем с другой, создавая силу, направленную в сторону более быстрого потока. Конечно, вы вряд ли захотите установить на свою машину крылья от самолета, поэтому для создания прижимной силы мы используем простой двухэтажный воздушный тормоз.
Значение угла атаки или отклонения оказывает влияние на величину получаемой прижимной силы. Чем больше угол, тем больше будет прижимная сила, но за это придется платить большим сопротивлением. В большинстве крыльев используются две расположенные под углом поверхности, создающие две ступени торможения, направляя воздух над крылом по более короткому пути.
Размышляя о принципе работы спойлеров и конструкции крыла, необходимо отметить, что воздух должен проходить больший путь вдоль одной стороны крыла. Для этого нужно либо увеличить площадь одной из сторон, либо размещать препятствие на другой стороне для торможения потока воздуха. Это приводит нас к необходимости учитывать геометрию всего корпуса автомобиля и то, какое влияние она оказывает на прижимную/подъемную силу.
Если вы посмотрите на типичную форму кузова автомобиля, то увидите, что воздух будет двигаться быстрее и пройдет большее расстояние вдоль верхней части автомобиля. И это приводит к появлению подъемной силы. Открытие люка на крыше на большой скорости может еще больше усугубить ситуацию. Поэтому стандартный автомобиль при движении с гоночными скоростями становится нестабильным и опасно быстро теряет сцепление с дорожным полотном и управляемость.
Вследствие эффекта Коанда после отклонения поток воздуха продолжит проходить вдоль отражающей поверхности до конца спойлера. Это можно сравнить с перемещением потока жидкости или газа вдоль поверхности, если поднести бок чашки под струю воды: обратите внимание, что произойдет с потоком после того, как он сорвется с кривого бока чашки. Сейчас мы уже начинаем понимать, что простая установка спойлера на багажник автомобиля не имеет никакого отношения к изменению аэродинамики.
Представьте себе, что автомобиль это качели, при нажатии на заднюю часть которых передняя будет слегка подниматься. После установки спойлера на багажник на высоких скоростях передняя часть автомобиля будет становиться легче. Для переднеприводной машины это очень нежелательно, да и заднеприводным автомобилем все еще нужно управлять, поэтому ослабление сцепления с дорогой при подъеме передней части также нежелательно.
Для борьбы с подъемом передней части можно использовать передние делители, переднюю и заднюю юбки, которые создают прижимную силу и управляют потоком воздуха, проходящим под автомобилем. Когда вы начнете перенаправлять поток воздуха поверх автомобиля, вы получите эффект торможения, снижающий скорость и экономичность езды, так что есть очень тонкая грань между эффективной и неэффективной конструкцией спойлера и крыла.
Иногда на гонках Формулы 1 и других автомобильных соревнованиях вы могли видеть зрелищные аварии, когда автомобиль поднимался в воздух на кочке, а спойлеры только помогали машине взлететь и разбиться. В некоторых машинах создается прижимная сила, превышающая их вес, что дает возможность двигаться вверх ногами по крыше туннеля (если не задумываться о том, как туда попасть).
Лучшие крылья регулируемые, дающие водителю возможность корректировать их характеристики в зависимости от дорожных условий. Так, на медленной трассе с большим числом поворотов потребуется настройка, сильно отличающаяся от подходящей для быстрого трека с длинными прямыми. Также они устанавливаются высоко над багажником, чтобы задействовать воздух, обтекающий автомобиль сверху. Вертикальные предкрылки на спойлере увеличивают стабильность автомобиля на прямой, часто их можно увидеть на спойлерах для мотоциклов.
Боковые юбки и обшивки ускоряют поток воздуха, проходящий под машиной, и улучшают устойчивость на поворотах. Для лучшего эффекта рекомендуется не просто открыть каталог аксессуаров и заказать спойлер с красивыми наклейками. Вместо этого пойдите к спортивному механику и получите заднее крыло, подходящее для вашего автомобиля и ваших требований. Бесполезно устанавливать только один задний спойлер, так как это только усилит шум при движении. Нужны подходящие юбки и модернизация днища автомобиля с целью создания дополнительной прижимной силы.
Крылья начинают создавать заметную прижимную силу на скорости около 80 км в час, но до достижения 110 км в час они практически не улучшают управляемость автомобиля. Спойлеры могут снизить аэродинамическое сопротивление вашей машины, но не намного лучше, чем просто дизайнерские улучшения.
Подводя итоги, отметим, что спойлер предназначен для торможения потока воздуха. Автомобиль из-за своей аэродинамической формы (путь воздуха поверх машины гораздо длиннее, чем под ней, как и у крыла) создает подъемную силу в задней части кузова, а спойлер тормозит поток воздуха, уменьшая подъем. Спойлер не создает прижимной силы, он просто уменьшает подъем. Крыло же, установленное высоко и создающее прижимную силу, помогает улучшить сцеплеие с дорогой и управляемость автомобиля на больших скоростях.
Во-первых, необходимо понимать разницу между спойлером и крылом. Спойлеры чаще всего располагаются ближе к кузову автомобиля и помогают тормозить поток воздуха. Крылья размещаются гораздо выше и посредством своей аэродинамики создают прижимную силу. Крылья напоминают самолетные, только перевернутые вверх ногами. Как же тогда работают крылья самолета?
Сейчас возьмем сложный вопрос и разъясним ответ на него доступным языком. Конечно же, необходимо учесть множество сложных параметров, но сейчас мы говорим об основных принципах конструкции крыла и спойлера и рассматриваем только то, какие преимущества они дают характеристикам автомобиля. Если объяснить в упрощенной форме, то быстро движущийся воздух создает силу, когда противоположная сторона объекта замедляет воздух.
Для проверки этой теории возьмите два листа бумаги и держите их кончиками пальцев таким образом, чтобы расстояние между ними было около 1 дюйма. Затем подуйте в этот промежуток, и вы увидите, что листы притягиваются друг к другу. И это не то, чего вы ожидали увидеть. Быстро движущийся воздух создает в промежутке между листами область низкого давления, из-за этого листы и притягиваются друг к другу.
Одно крыло или спойлер, установленные на задней части машины, не улучшат ее характеристик, хотя автомобиль определенно будет выглядеть круче. Чтобы создать подъемную или прижимную силу, нужно, чтобы воздух с одной стороны аэродинамической поверхности двигался быстрее, чем с другой, создавая силу, направленную в сторону более быстрого потока. Конечно, вы вряд ли захотите установить на свою машину крылья от самолета, поэтому для создания прижимной силы мы используем простой «двухэтажный» воздушный тормоз.
Значение угла атаки или отклонения оказывает влияние на величину получаемой прижимной силы. Чем больше угол, тем больше будет прижимная сила, но за это придется платить большим сопротивлением. В большинстве крыльев используются две расположенные под углом поверхности, создающие две ступени торможения, направляя воздух над крылом по более короткому пути.
Размышляя о принципе работы спойлеров и конструкции крыла, необходимо отметить, что воздух должен проходить больший путь вдоль одной стороны крыла. Для этого нужно либо увеличить площадь одной из сторон, либо размещать препятствие на другой стороне для торможения потока воздуха. Это приводит нас к необходимости учитывать геометрию всего корпуса автомобиля и то, какое влияние она оказывает на прижимную/подъемную силу.
Если вы посмотрите на типичную форму кузова автомобиля, то увидите, что воздух будет двигаться быстрее и пройдет большее расстояние вдоль верхней части автомобиля. И это приводит к появлению подъемной силы. Открытие люка на крыше на большой скорости может еще больше усугубить ситуацию. Поэтому стандартный автомобиль при движении с гоночными скоростями становится нестабильным и опасно быстро теряет сцепление с дорожным полотном и управляемость.
Вследствие эффекта Коанда после отклонения поток воздуха продолжит проходить вдоль отражающей поверхности до конца спойлера. Это можно сравнить с перемещением потока жидкости или газа вдоль поверхности, если поднести бок чашки под струю воды: обратите внимание, что произойдет с потоком после того, как он сорвется с кривого бока чашки. Сейчас мы уже начинаем понимать, что простая установка спойлера на багажник автомобиля не имеет никакого отношения к изменению аэродинамики.
Представьте себе, что автомобиль – это качели, при нажатии на заднюю часть которых передняя будет слегка подниматься. После установки спойлера на багажник на высоких скоростях передняя часть автомобиля будет становиться легче. Для переднеприводной машины это очень нежелательно, да и заднеприводным автомобилем все еще нужно управлять, поэтому ослабление сцепления с дорогой при подъеме передней части также нежелательно.
Для борьбы с подъемом передней части можно использовать передние делители, переднюю и заднюю юбки, которые создают прижимную силу и управляют потоком воздуха, проходящим под автомобилем. Когда вы начнете перенаправлять поток воздуха поверх автомобиля, вы получите эффект торможения, снижающий скорость и экономичность езды, так что есть очень тонкая грань между эффективной и неэффективной конструкцией спойлера и крыла.
Иногда на гонках «Формулы 1» и других автомобильных соревнованиях вы могли видеть зрелищные аварии, когда автомобиль поднимался в воздух на кочке, а спойлеры только помогали машине взлететь и разбиться. В некоторых машинах создается прижимная сила, превышающая их вес, что дает возможность двигаться вверх ногами по крыше туннеля (если не задумываться о том, как туда попасть).
Лучшие крылья – регулируемые, дающие водителю возможность корректировать их характеристики в зависимости от дорожных условий. Так, на медленной трассе с большим числом поворотов потребуется настройка, сильно отличающаяся от подходящей для быстрого трека с длинными прямыми. Также они устанавливаются высоко над багажником, чтобы задействовать воздух, обтекающий автомобиль сверху. Вертикальные предкрылки на спойлере увеличивают стабильность автомобиля на прямой, часто их можно увидеть на спойлерах для мотоциклов.
Боковые юбки и обшивки ускоряют поток воздуха, проходящий под машиной, и улучшают устойчивость на поворотах. Для лучшего эффекта рекомендуется не просто открыть каталог аксессуаров и заказать спойлер с красивыми наклейками. Вместо этого пойдите к спортивному механику и получите заднее крыло, подходящее для вашего автомобиля и ваших требований. Бесполезно устанавливать только один задний спойлер, так как это только усилит шум при движении. Нужны подходящие юбки и модернизация днища автомобиля с целью создания дополнительной прижимной силы.
Крылья начинают создавать заметную прижимную силу на скорости около 80 км в час, но до достижения 110 км в час они практически не улучшают управляемость автомобиля. Спойлеры могут снизить аэродинамическое сопротивление вашей машины, но не намного лучше, чем просто дизайнерские улучшения.
Подводя итоги, отметим, что спойлер предназначен для торможения потока воздуха. Автомобиль из-за своей аэродинамической формы (путь воздуха поверх машины гораздо длиннее, чем под ней, как и у крыла) создает подъемную силу в задней части кузова, а спойлер «тормозит» поток воздуха, уменьшая подъем. Спойлер не создает прижимной силы, он просто уменьшает подъем. Крыло же, установленное высоко и создающее прижимную силу, помогает улучшить сцеплеие с дорогой и управляемость автомобиля на больших скоростях.
Нередко на проезжающих мимо автомобилях приходится видеть установленный на крышку багажника спойлер, или как его еще называют антикрыло. Наверняка, вы задавились вопросом, для чего нужен этот спойлер, исполняет ли он какую-либо функцию, или это просто декоративный кузовной элемент и устанавливается в соответствии с предпочтениями владельца автомобиля? Именно на этот вопрос мы и попытаемся вам ответить в данной статье.
Две функции спойлера
Спойлеры могут устанавливаться на автомобиль как заводом-изготовителем, так и уже самим владельцем автомобиля. Как ни странно, но автомобильный спойлер имеет 2 назначения – функциональное и декоративное. В первом случае, спойлер буквально прижимает заднюю часть автомобиля к земле, когда тот движется на высокой скорости. В результате действия такой силы, автомобиль лучше держит дорогу, имеет полное сцепление колес с дорожным покрытием. Во втором случае, некоторые автомобили действительно гораздо лучше смотрятся с установленным антикрылом. Именно поэтому сам изготовитель предлагает автомобили с уже установленным антикрылом.
Исходя из всего сказанного можно сделать вывод, что существуют 2 вида автомобильных спойлеров: те, которые действительно работают, оказывают свое влияние на управляемость (но зачастую такие спойлеры выглядят очень неаккуратно, громоздко) и те, которые созданы как декорация (они более красивые, но никакой функциональной полезности не несут).
Спойлер в действии
Очень часто спойлер устанавливается на спортивные автомобили, цель которых – движение на немыслимых скоростях. При скорости свыше 100 км/час, воздушный поток, заполняя пространство, которое рассекает автомобиль, создает позади машины вихри, что, в свою очередь, приводит к снижению устойчивости автомобиля. Спойлер, как аэродинамический элемент, удерживает автомобиль рассекая воздушные вихри, не дает им раскачивать автомобиль. Однако во многих ситуациях, особенно, если автомобиль заднеприводный и, если он способен двигаться очень быстро, установка одного лишь заднего спойлера дает небольшой эффект в улучшении управляемости, напротив, при ведущей задней оси и установленным спойлером, приподнимается передок автомобиля, в результате чего машина будет гораздо хуже реагировать на поворот руля.. Кроме этого, значительно вырастает и расход топлива автомобиля.
Чтобы избежать потери управляемости на заднеприводном автомобиле, специалисты рекомендуют ставить 2 спойлера – один на крышку багажника, второй – на переднюю часть автомобиля. В простонародье передний спойлер называется обвес, функция его аналогична функциям заднего спойлера.
Недостатки спойлеров
Так как спойлер, по сути, оказывает прижимную силу, можно говорить о том, что в результате этого уменьшается дорожный просвет автомобиля, а при нынешнем состоянии наших дорог это весьма ощутимый недостаток. Во-вторых, в современных автомобилях заднее стекло имеет не слишком хороший обзор, так вот спойлер делает этот обзор еще менее удобным. Наконец, недостатком является и финансовая сторона: установка спойлеров в специализированных мастерских стоит весьма не дешево, а заниматься этой процедурой самостоятельно далеко не каждому под силу.
Исходя из всего сказанного, можно сделать вывод, что есть спойлеры, которые предназначены для повышения устойчивости автомобиля, а есть чисто декоративные. В любом случае, если вы преследуете хоть одну, хоть другую цель, вполне имеет смысл установить на свой автомобиль данный элемент. Во всяком случае, вреда от него точно не будет.
