Механика для чайников

Основы механики для чайников. Введение

Доверь свою работу кандидату наук!

В рамках любого учебного курса изучение физики начинается с механики. Не с теоретической, не с прикладной и не вычислительной, а со старой доброй классической механики. Эту механику еще называют механикой Ньютона. По легенде, ученый гулял по саду, увидел, как падает яблоко, и именно это явление подтолкнуло его к открытию закона всемирного тяготения. Конечно, закон существовал всегда, а Ньютон лишь придал ему понятную для людей форму, но его заслуга – бесценна. В данной статье мы не будем расписывать законы Ньютоновской механики максимально подробно, но изложим основы, базовые знания, определения и формулы, которые всегда могут сыграть Вам на руку.

Механика – раздел физики, наука, изучающая движение материальных тел и взаимодействия между ними.

Само слово имеет греческое происхождение и переводится как «искусство построения машин» . Но до построения машин нам еще как до Луны, поэтому пойдем по стопам наших предков, и будем изучать движение камней, брошенных под углом к горизонту, и яблок, падающих на головы с высоты h.

Исаак Ньютон

Почему изучение физики начинается именно с механики? Потому что это совершенно естественно, не с термодинамического же равновесия его начинать?!

Механика – одна из старейших наук, и исторически изучение физики началось именно с основ механики. Помещенные в рамки времени и пространства, люди, по сути, никак не могли начать с чего-то другого, при всем желании. Движущиеся тела – первое, на что мы обращаем свое внимание.

Что такое движение?

Механическое движение – это изменение положения тел в пространстве относительно друг друга с течением времени.

Именно после этого определения мы совершенно естественно приходим к понятию системы отсчета. Изменение положения тел в пространстве относительно друг друга. Ключевые слова здесь: относительно друг друга. Ведь пассажир в машине движется относительно стоящего на обочине человека с определенной скоростью, и покоится относительно своего соседа на сиденье рядом, и движется с какой-то другой скоростью относительно пассажира в машине, которая их обгоняет.

Механическое движение

Именно поэтому, для того, чтобы нормально измерять параметры движущихся объектов и не запутаться, нам нужна система отсчета – жестко связанные между собой тело отсчета, система координат и часов. Например, земля движется вокруг солнца в гелиоцентрической системе отсчета. В быту практически все свои измерения мы проводим в геоцентрической системе отсчета, связанной с Землей. Земля – тело отсчета, относительно которого движутся машины, самолеты, люди, животные.

Система отсчета, связанная с землей – геоцентрическая

Механика, как наука, имеет свою задачу. Задача механики – в любой момент времени знать положение тела в пространстве. Иными словами, механика строит математическое описание движения и находит связи между физическими величинами, его характеризующими.

Для того, чтобы двигаться далее, нам понадобится понятие “материальная точка”. Говорят, физика – точная наука, но физикам известно, сколько приближений и допущений приходится делать, чтобы согласовать эту самую точность. Никто никогда не видел материальной точки и не нюхал идеального газа, но они есть! С ними просто гораздо легче жить.

Материальная точка – тело, размерами и формой которого в контексте данной задачи можно пренебречь.

Разделы классической механики

Механика состоит из нескольких разделов

• Кинематика
• Динамика
• Статика

Кинематика с физической точки зрения изучает, как именно тело движется. Другими словами, этот раздел занимается количественными характеристиками движения. Найти скорость, путь – типичные задачи кинематики

Динамика решает вопрос, почему оно движется именно так. То есть, рассматривает силы, действующие на тело.

Статика изучает равновесие тел под действием сил, то есть отвечает на вопрос: а почему оно вообще не падает?

Границы применимости классической механики

Классическая механика уже не претендует на статус науки, объясняющей все (в начале прошлого века все было совершенно иначе), и имеет четкие рамки применимости. Вообще, законы классической механики справедливы привычном нам по размеру мире (макромир). Они перестают работать в случае мира частиц, когда на смену классической приходит квантовая механика. Также классическая механика неприменима к случаям, когда движение тел происходит со скоростью, близкой к скорости света. В таких случаях ярко выраженными становятся релятивистские эффекты. Грубо говоря, в рамках квантовой и релятивистской механики – классическая механика, это частный случай, когда размеры тела велики, а скорость – мала.

Движение на скорости, близкой к скорости света, нельзя описать законами классической механики

Вообще говоря, квантовые и релятивистские эффекты никогда никуда не деваются, они имеют место быть и при обычном движении макроскопических тел со скоростью, много меньшей скорости света. Другое дело, что действие этих эффектов так мало, что не выходит за рамки самых точных измерений. Классическая механика, таким образом, никогда не потеряет своей фундаментальной важности.

Мы продолжим изучение физических основ механики в следующих статьях. Для лучшего понимания механики Вы всегда можете обратиться к нашим авторам, которые в индивидуальном порядке прольют свет на темное пятно самой сложной задачи.

Как научиться правильно ездить на “механике”

Езда на автомобиле с механической коробкой передач некоторым кажется чем-то сложным и изматывающим, но, конечно, ничего мудреного здесь нет. Главное – понимание, что можно и чего нельзя делать с МКП вкупе с практикой. Итак, как научиться правильно ездить на “механике”?

Механические, они же ручные коробки передач постепенно сдают позиции. Сейчас основная часть автопроизводителей в основном предлагает продукцию с автоматическими или роботизированными коробками передач, предлагая с МКП наиболее бюджетные версии, либо спорткары. И все же на рынке пока еще немало машин с “механикой” – например, Lada, Kia Rio и Hyundai Solaris, так что умение управляться с коробкой передач данного типа лишним не будет.

Органы управления

Начнем с азов из расчета, что изложенная дальше информация может быть для кого-то неизвестной. У автомобилей с “механикой” есть педаль сцепления для отсоединения двигателя и коробки передач для смены ступеней и их соединения с целью передачи крутящего момента на колеса. Соответственно, смена ступеней происходят только при выжатой педали сцепления. При включенной нейтрали мотор отсоединен от коробки передач.

Новичок может удивиться – как же управлять тремя педалями, ведь конструктивно у человека предусмотрено лишь две ноги? Очень просто: правая конечность управляет педалью тормоза и газа, а левая заведует только сцеплением.

Как начинать движение

Опять же, упомянем и этот момент – как показывает практика, не все водители когда-либо ездили на “механике” и с трудом представляют себе процесс. Знаем, звучит невероятно, но все же. Перед тем, как запускать двигатель на машине с МКП, убедитесь, что в коробке передач включена нейтраль, либо выжмите сцепление.

Если вы попытаетесь завести автомобиль, стоящий на передаче, у которого двигатель и коробка передач соединены, то получите мощные рывки с вполне прогнозируемыми последствиями. Не лишним будет приучить себя на старте выжимать педаль тормоза перед тем, как включить сцепление – автомобиль может стоять на уклоне и покатится, как только вы отсоедините мотор от коробки передач. Выжмите педаль сцепления и включите первую передачу, а затем, перенеся правую ногу на педаль газа, чуть поднимите обороты двигателя. Дальше важный момент – медленно и плавно отпускаем педаль сцепления. На словах все кажется простым, но на практике трогание с места обычно наиболее сложен для начинающих.

Здесь важно почувствовать свободный ход педали сцеплением, после которого начинается смыкание дисков и действовать плавно, избегая сильно повышенных оборотов. Эта стадия требует практики, практики и еще раз практики.

Движение в гору

Особенно полезно тренироваться начало движения на уклоне, когда крайне важно все делать плавно и, синхронизировав работу с педалями и стояночным тормозом (он же ручной тормоз или “ручник”), добиться быстрого старта. Найдите уклон и удерживайте на нем автомобиль ручным тормозом. Включите первую передачу, выжав сцепление, и начните трогаться. Как только вы почувствуете, что машина начала как будто “напрягаться” и пытается сдвинуться с места, опустите “ручник”. Научитесь делать это плавно и быстро. Со временем вы сможете удерживать автомобиль на уклоне без стояночного тормоза, а балансируя педалями сцепления и газа, а также трогаться без “ручника”, быстро перенося ногу с тормоза на педаль газа.

Что делать в движении

Когда автомобиль наберет ход, поднимите правую ногу с педали газа, выжмите сцепление и смените передачу, а затем, как несложно догадаться, уберите левую ногу с педали и управляйте разгоном.

Когда переключать скорости на “механике”? Для плавной гражданской и экономичной езды встречаются следующие общие рекомендации. Первая ступень нужна только для того, чтобы тронуться и слегка – примерно до 20-25 км/ч – ускориться. На второй можно разгоняться до 40-50 км/ч, на третьей – до 60-70 км/ч, на четвертой – до 90-100 км/ч и так далее.

В первое время удобно ориентироваться также и по оборотам двигателя. На большинстве автомобилей переключать передачи примерно на 3000 оборотов в минуту, хотя данный вопрос индивидуален и зависит от особенностей каждой машины. Главное, чтобы скорость соответствовала следующей ступени – не была слишком низкой, равно как и двигатель постоянно не “перекручивался”. Со временем вы научитесь чувствовать оптимальные скоростные режимы на каждой передаче и вам не придется смотреть на приборы.

О чем следует знать и помнить

Эксплуатируя машину с МКП необходимо учитывать ряд правил, несоблюдение которых грозит техническими неисправностями и просто дискомфортом во время езды. Прежде всего, приучите себя правильно работать с педалью сцепления, иначе узел превратится в расходник. Всегда выжимайте ее при переключениях передач до конца. Характерный скрежещущий звук, который издает автомобиль при движении назад или во время движения как раз бывает в том случае, если водитель поленился и нажал педаль не полностью. Кстати, таким способом можно повредить коробку передач. Езда с частично отпущенной педалью сцепления и длительный выжим (например, в глухой пробке на светофоре) также вредны.

Shutterstock / VOSTOCK Photo

Тренируя начало движения, старайтесь не смотреть на стрелку тахометра, а старайтесь почувствовать, когда крутящий момент от двигателя начнет передаваться на колеса. При этом избегайте завышенных оборотов, иначе спалите сцепление. Возьмите за правило оставлять машину на парковке с включенной передачей – это предотвратит скатывание. Не лишним будет “затянуть” ручной тормоз или нажать на клавишу электромеханического стояночного тормоза. Не забудьте включить нейтраль в коробке передач, прежде чем запускать двигатель или полностью выжать сцепление, ежели поедете сразу же.

Как двигаться задним ходом

Движение назад на автомобилях с автоматической коробкой передач не представляет проблем даже для начинающих, но, если транспортное средство оснащено механической коробкой передач, то требуется определенное мастерство. Помните, что не следует сразу отпускать педаль сцепление, начав движение назад – наверняка у вас нет задачи поставить рекорд скорости, зато требуется осторожность и контроль, как раз достижимый с помощью работы педалью. Контролируйте пространство позади вас по зеркалам заднего вида, работайте с педалями аккуратно и плавно, не допуская рывков и резких движений рулем – если предстоит маневрировать задом в стесненном пространстве, то неосторожные действия могут спровоцировать ДТП.

Как научиться ездить на МКПП — советы для начинающих водителей

В настоящее время все больше автотранспорта выпускается с АКПП, но у механической коробки есть свои достоинства, к которым относится полное слияние с машиной и понимание ее работы, улучшенная проходимость в трудных условиях. Далее мы более детально рассмотрим все тонкости работы и вождения авто с МКПП.

Особенности механической коробки передач

Механическая КПП — вид трансмиссии, при которой переключение ступеней и передача крутящего момента осуществляется вручную водителем выбором ступени, согласно оценки текущих условий и характеристик дальнейших действий.

Более простым языком назначение МКПП — регулирование скоростного диапазона и выбор его направления.

Число ступеней у МКПП бывает от четырех и до семи, помимо нейтральной и задней.

Особенностью транспорта с МКПП является наличие педали сцепления, помимо тормозной и газа, имеющихся во всех видах транспорта. Смена ступеней осуществляется при выжатой педали сцепления.

Преимущества транспорта с МКПП:

• недорогой ремонт и легкое обслуживание;
• высокая надежность;
• достаточный диапазон вариантов вождения;
• возможность буксировать автотранспорт на любую протяженность пути;
• запуск машины с «толкача»;
• улучшенная проходимость в трудных условиях;
• повышенная динамика и КПД.

К минусам МКПП следует отнести:

• сложность смены передач для начинающего водителя;
• неудобства и рост усталости при передвижении в пробках в связи с постоянным переключением ступеней и выжимом сцепления;
• возрастает риск поломок МКПП и корзины сцепления при неграмотном переключении ступеней и работе со сцеплением;
• сниженный ресурс двигателя при передвижении на достаточно маленьких или больших оборотах.

Предназначение передач и педалей в машине с МКПП

Самое большое распространение получили 5-6 ступенчатые МКПП. Рычаг для выбора ступеней служит для обеспечения взаимодействия мотора с МКПП.

Предназначение педалей в автомобиле с МКПП

Для избегания путаницы и привыкания во всех видах транспорта с МКПП расположение педалей идентичное.

Перед ногами водителя расположены 3 педали:

• Педаль сцепления — крайняя слева. Ее функция — передавать крутящий момент от мотора к колесам. Всегда нажимается при переключении ступеней. Выжимать необходимо в пол, до конца, а отпускать ровно и плавно. Нажатая педаль сцепления равносильна нейтральной ступени — обеспечивает разрыв связи мотора и колес.
• Педаль тормоза — находится в середине, ее функция — торможение транспорта при нажатии на нее за счет прижимания колодок к дискам и барабанам системы торможения.
• Педаль акселератора (газа) — крайняя правая. Регулирует подачу топливной смеси за счет открытия (надавливание на педаль) или закрытия (снижение нажима) дроссельной заслонки. Давление на педаль приводит к увеличенному количеству топливной смеси и, как следствие, увеличению скоростного режима. Отпустив «газ» или снизив нажим — происходит падение оборотов мотора и скорости.

Необходимо располагать ноги на педалях как на рисунке внизу.

Назначение передач

Каждая ступень должна использоваться для передвижения при определенных параметрах. Несмотря на отличия между машинами в мощности, динамических характеристиках и прочих параметрах — существуют общие принципы выбора ступеней и требуемых для этого условий.

При перtходе на любую ступень обороты мотора должны быть в диапазоне 2500—3000 об/мин. — при спокойной, равномерной езде и 3500—4500 об/мин. — при разгоне или более динамичной манере вождения.

Передачи и их характеристики при спокойной манере передвижения (на примере пятиступенчатой МКПП):

• Задняя передача ® . Задняя применяется для осуществления некоторых маневров при передвижении назад — парковка и выезд с нее, маневрирование при объезде препятствий и прочих ситуаций. Передвижение осуществляется на неполностью отжатой педали сцепления для безопасности движения.
• Нейтральная передача. Рукоятка КПП находится в свободном положении посередине, проверяется раскачиванием рукоятки вправо и влево. Незатрудненное раскачивание рукоятки показывает, что выбрана нейтральная ступень, разрывающая связь мотора и колес — холостой ход.
• Первая передача (1). Применяется для начала движения (вперед). Максимальный диапазон скорости при передвижении — 50-70 км/ч, но предпочтительнее переходить на следующую при 15-25 км/ч.
• Вторая передача. Подходящий диапазон скорости — 20-50 км/ч, переходить на следующую желательно при 40-50 км/ч. Одна из важных и часто используемых ступеней, особенно при передвижении в городе и тяжелых условиях (бездорожье, крутые спуски).
• Третья передача. Подходящий диапазон — 40-70 км/ч. Переход на 4-ю ступень происходит при 60-80 км/ч.
• Четвертая передача. Предназначена для передвижения со скоростным интервалом в 60-90 км/ч. Применяется при езде по дорогам с незатрудненным движением (в городе или на трассе).
• Пятая скорость. Используется для равномерного передвижения по шоссе или магистрали со стабильной скоростью свыше 90 км/ч. Переход на 5-ю ступень рекомендован при 90-100 км/ч. Подходящий режим работы мотора и сниженный расход топлива возможен при 90-110 км/ч.

Внимание! Чем больше мощности у автотранспорта, тем на более большой скорости должно осуществляться повышения ступеней.

Справка. В автомобилях с дизельными моторами диапазон оборотов значительно ниже, чем у бензиновых. Это связано с особенностью мотора и достижением максимального крутящего момента (значит и большей мощности) на более низких оборотах, поэтому дизеля более тяговитые и мощные.

Варианты расположения скоростей

1) Задняя ступень находится параллельно первой. При отсутствии специальной защиты для выбора задней ступени (кнопка на рукоятке или надавливания на нее) начинающий водитель может попутать заднюю с первой при выборе и начать движение не в том направлении, что может спровоцировать ДТП.

2) Нахождение задней ступени напротив пятой, что защищает от старта не в том направлении.

Вождение транспорта с МКПП имеет немало своих нюансов, освоив которые водитель станет полноценно управлять машиной при любых условиях и не будет опасаться вождения в затрудненных условиях.

Как трогаться

Для новичка самое сложное при езде на машине, оборудованной МКПП, — начать движение.

Для того чтобы тронуться с ровной поверхности следует:

• нажать на педаль сцепления до конца;
• передвинуть рукоятку на первую скорость;
• начать плавно снижать нажим на педаль сцепления, в момент незначительного падения оборотов на 100-200 об/мин., и толчка (точка схватывания) повысить обороты мотора до 1300—1800 об/мин. мягким нажатием на педаль газа;
• продолжить аккуратно отпускать сцепление, регулируя обороты мотора педалью акселератора.

При начале движения с наклонной поверхности начинающему водителю следует поставить транспорт на ручной тормоз для избегания отката. При толчке автомобиля ручник необходимо отжать и мягко увеличить давление на педаль газа.

Неправильный выжим сцепления (бросание) характеризуется:

• дерганьем машины, рывками;
• зачастую транспортное средство глохнет после нескольких рывков.

Бросание сцепления чревато увеличенным износом МКПП, сцепления и мотора.

На перекрестках и в некоторых ситуациях это может привести к ДТП:

• сзади находящиеся водители рассчитывают, что впереди стоящий транспорт поедет, а не заглохнет, и могут врезаться в задний бампер;
• заглохшая машина посреди дороги на перекрестке может получить удар в боковую часть при проезде нерегулируемого перекрестка с затрудненным движением или при выезде на кольцо в плотном потоке.

Правильное переключение передач на повышенную и пониженную

Правильным переключением ступеней считается такое, при котором обороты мотора не опускаются ниже рекомендуемого интервала (2000—3000 об/мин.).

При требуемом подъеме оборотов (2500—3500) при разгоне необходимо быстро перевести рукоятку на повышенную передачу, с мягким нажатием на педаль акселератора после полного отпускания сцепления. При медленной смене ступени обороты двигателя упадут, что приведет к затрудненному набору скорости или невозможности ее набрать.

Совет! В связи с тем, что в первое время смена передач для разгона у новичка будет недостаточно быстрым, рекомендовано перед повышением передачи увеличить обороты до 3000—3500 об/мин., при передвижении на подъеме до 4000 об/мин. В противном случае автомобиль может прекратить набирать скорость.

Для перехода на пониженную ступень требуется:

• отпустить педаль газа;
• при выборе пониженной ступени для снижения скорости — аккуратно надавить на тормоз и уменьшить скорость до интервала предыдущей, более низкой передачи;
• выжать сцепление;
• выбрать более низкую ступень;
• плавно отпускать сцепление;
• для сохранения или набора скорости (при ускоренном разгоне) в самом конце хода педали сцепления добавить газа;

Как тормозить и притормаживать на механической КПП

Торможение автомобиля с механической трансмиссией имеет свои особенности. Обороты при торможении не должны опускаться ниже показателей для холостого хода.

Основные правила при торможении автомобиля с МКПП на прямой:

• отпускается педаль акселератора;
• выжимается тормоз до достижения оборотов, приближенных к показателям холостого хода;
• выжимается сцепление;
• при высокой скорости для плавного торможения выбирается пониженная ступень и повторяется процесс;
• при невысокой скорости рычаг КПП перемещается в нейтральное положение и осуществляется остановка дальнейшим нажатием тормоза.

При экстренном торможении выжимается только тормоз, двигатель будет способствовать торможению за счет снижения оборотов.

Тормозная система оборудована вакуумным усилителем тормозов для облегчения нажатия педали. Усилитель работает только при работающем моторе и с большей эффективностью при более высоких оборотах, чем у холостого хода.

В случае если автомобиль заглохнет на нейтральной ступени или при выжатом сцеплении, педаль тормоза практически не будет выжиматься и тормозной путь вырастет в разы, вплоть до торможения о находящийся впереди автомобиль.

Притормаживание, т.е. снижение скорости при продолжении движения, осуществляется отпусканием педали акселератора и нажатием тормоза с контролем над оборотами, которые должны остаться выше оборотов холостого хода.

При небольшом снижении скорости, когда обороты остаются заметно выше холостого хода, можно продолжить движение на той же ступени или при необходимости понизить ее.

Для значительного снижения скорости при нажатии на тормоз и достижения оборотов, приближенных к холостому ходу, выбирается более низкая ступень и переключение на нее происходит без участия педали акселератора.

Сильное падение оборотов, ниже показателей холостого хода, может неблагоприятно отразиться на дальнейшей работе машины, приближая ремонт.

Как тормозить двигателем и ручником

Принцип торможения двигателем заключается в понижении ступени при достижении оборотов, приближенных к холостому ходу. Понижать ступени можно с любой более высокой на любую низкую, кроме первой и задней. Для этого необходимо понизить скорость до диапазона нужной ступени и произвести переключение.

Ручной тормоз предназначен для удерживания транспорта в стоящем положении.

Торможение ручником на высокой скорости в большинстве случаев приводит к блокированию задних колес, заносу и полной потере контроля над машиной. Известно немало случаев летальных исходов при торможении ручным тормозом на значительной скорости.

При отказе тормозов и в некоторых других ситуациях может потребоваться прибегнуть к торможению ручником.

Для избегания опасных последствий при использовании ручника на движущемся автомобиле необходимо:

• аккуратно, не до последних щелчков подтормаживать ручником, избегая блокировки задних колес;
• экстренное торможение возможно только при движении по прямой нескользкой дороге и при расположении передних колес строго для движения прямо, избегая любых движений рулем.

По возможности следует избегать торможения ручником на высокой скорости, предпочтительнее тормозить понижением ступеней вплоть до второй.

Чего нельзя делать с МКПП

Механическая коробка — надежный вид трансмиссии, но неправильная ее эксплуатация способна заметно снизить срок службы и привести к значительным поломкам.

Что нельзя делать на МКПП:

• включать заднюю передачу до полной остановки машины (поломка МКПП);
• выжимать сцепление за исключением моментов, необходимых для переключения ступеней (происходит повышенный износ выжимного подшипника и сцепления);
• придерживать ногу на педали сцепления во время движения (приводит к повышенному износу сцепления);
• выбирать высокую передачу (3,4,5) при недостаточной для этого скорости и низких оборотах (повышенная нагрузка на двигатель и коробку);
• выжимать сцепление при остановках продолжительностью более 40 секунд, следует выбрать нейтральную передачу (повышенный износ сцепления);
• переключать ступени не выжимая сцепления (поломка МКПП);
• постоянно держать руку на рычаге КПП (повышенный износ различных механизмов коробки передач);
• неполный выжим сцепления при переключении ступеней;
• бросание сцепления.

При соблюдении некоторых правил и вдумчивой езде опыт управлением машины с МКПП придет быстро, несмотря на кажущуюся сложность такой трансмиссии.

Главным преимуществом машины с МКПП является полный контроль над ней, что осознается только с накатанными километрами.

Механика для чайников

Несмотря на наличие большого количества хороших учебников по курсу теоретической механики студенты испытывают недостаток в учебной литературе по данному вопросу.

Указанные курсы, отражая стремительное развитие науки и практики, от издания к изданию увеличивали свой объем, одновременно учебные планы насыщались специальными дисциплинами, а объем лекционного курса по теоретической механике сокращался, и его содержание становилось менее полным.

В настоящее время разрыв между объемом и содержанием учебной литературы с одной стороны, и лекционных курсов с другой достиг такой величины, что использование студентами солидных учебников на базе укороченных лекций стало почти невозможно.

В этих условиях наиболее целесообразно издание и использование учебной литературы, отражающей только программные вопросы. Содержание настоящего курса лекций соответствует полной программе курса теоретической механики для студентов очной и заочной форм обучения инженерных специальностей. По нему студенты могут проверить, исправить и дополнить свои лекционные записи. В процессе такой работы у студента появится основа для проработки лекционного материала и дополнительных вопросов по более полным учебникам и научной литературе.

Для изучения курса необходимо иметь соответствующую математическую подготовку. Во всех разделах курса, начиная со статики, широко используется векторная алгебра. Необходимо уметь вычислять проекции векторов на координатные оси, находить геометрически (построением векторного треугольника или многоугольника) и аналити­чески (по проекциям на координатные оси) сумму векторов, вычислять скалярное и векторное произведения двух векторов и знать свойства этих произведений, а в кинематике и динамике – дифференцировать векторы.. Надо также уметь свободно пользоваться системой прямо­угольных декартовых координат на плоскости и в пространстве, знать, что такое единичные векторы (орты) этих осей и как выражаются составляющие вектора по координатным осям с помощью ортов.

Для изучения кинематики надо совершенно свободно уметь дифференцировать функции одного переменного, строить графики этих функ­ций, быть знакомым с понятиями о естественном трехграннике, кривизне кривой и радиусе кривизны, знать основы теории кривых 2-го порядка, изучаемой в аналитической геометрии.

Для изучения динамики надо уметь находить интегралы (неопре­деленные и определенные) от простейших функций, вычислять частные производные и полный дифференциал функций нескольких переменных, а также уметь интегрировать дифференциальные уравнения 1-го порядка с разделяющимися переменными и линейные дифференциальные урав­нения 2-го порядка (однородные и неоднородные) с постоянными коэффициентами.

При изучении материала курса нужно, прежде всего, уяснить существо каждого излагаемого там вопроса. Главное – это понять изложенное в учебнике, а не «заучить».

Сначала следует прочитать весь материал темы, особенно не задер­живаясь на том, что показалось не совсем понятным; часто это становит­ся понятным из последующего. Затем надо вернуться к местам, вызвав­шим затруднения, и внимательно разобраться в том, что было неясно. Особое внимание при повторном чтении обратите на формулировки соответствующих определений, теорем и т. п. (они обычно бывают набраны в учебнике курсивом или разрядкой); в точных формулировках, как правило, бывает существенно каждое слово и очень полезно понять, почему данное положение сформулировано именно так. Однако не сле­дует стараться заучивать формулировки; важно понять их смысл и уметь изложить результат своими словами.

Необходимо также понять ход всех доказательств (в механике они обычно не сложные) и разобраться в их деталях. Доказательства надо уметь воспроизводить самостоятельно, что нетрудно сделать, поняв идею доказательства; пытаться просто их «заучивать» не следует, никакой пользы это не принесет.

При изучении курса особое внимание следует уделить приобретению навыков решения задач. Для этого, изучив материал данной темы, надо сначала обязательно разобраться в решениях соответствующих задач, которые приводятся в курсе лекций, обратив особое внимание на методические указания по их решению. Затем постарайтесь решить самостоятельно несколько аналогичных задач.

Закончив изучение темы, полезно составить краткий конспект. После изучения темы, нужно проверить, можете ли вы дать ответ на все вопросы программы курса по этой теме (осуществить самопроверку). Поскольку все вопросы, которые должны быть изучены и усвоены, в программе перечислены достаточно подробно, дополнительные вопросы для самопроверки приводятся не в полном объеме. Однако очень полезно составить перечень таких вопросов самостоятельно (в отдельной тетради) следую­щим образом.

Начав изучение очередной темы программы, выписать сначала в тетради последовательно все перечисленные в программе вопросы этой темы, оставив справа широкую колонку (поле). При этом если, на­пример, в программе сказано «Условия равновесия пространственной и плоской систем сходящихся сил», то следует записать отдельно вопросы «Условия равновесия пространственной системы сходящихся сил» и «Условия равновесия плоской системы сходящихся сил» и т. д.

Затем, по мере изучения материала темы, следует в правой колонке указать страницу учебника, на которой излагается соответствующий вопрос, а также номер формулы или уравнения (уравнений), которые выражают ответ на вопрос математически. В ре­зультате в данной тетради будет полный перечень вопросов для самопроверки, который можно использовать и при подготовке к экзамену. Кроме того, ответив на вопрос или написав соответствующую формулу (уравнение), вы можете по учебнику быстро проверить, правильно ли это сделано, если в правильности своего ответа сомневаетесь. Наконец, по тетради с такими вопросами вы можете установить, весь ли материал, предусмотренный программой, вами изучен.

Механика для чайников

• ЖАНРЫ 359
• АВТОРЫ 258 216
• КНИГИ 592 948
• СЕРИИ 22 146
• ПОЛЬЗОВАТЕЛИ 553 199

В школьные годы меня очень раздражало то, что учебники по всем предметам пишутся сухим академическим языком, и читать такие учебники, не имея представления о предмете – адская мука из серии “без пол-литра не разберёшь”. Иногда даже казалось, что именно по этой причине особо тянущиеся (и не тянущиеся тоже) к знаниям ученики быстро начинают пить.

Ладно, глупые шутки в сторону. Поскольку школьная и студенческая жизнь у меня остались позади вместе со всеми наивными надеждами на то, что есть ещё такие учебники или неофициальные издания, в которых объясняются все те же вещи, что и в школе, но как можно более простым языком, я решил написать собственный опус на эту тему. Буду очень рад, если окажусь не первым в своей попытке объяснить труднообъяснимое.

Почему именно физика? Полагаю, потому, что у меня техническое образование, и сей предмет впрессовывали в мою голову тысячами (серьёзно) часов и сотнями страниц, как в школе, так и в университете. Однако, смотря на то, как мучаются другие люди в попытке понять, как, зачем и почему происходит все те природные явления (не побоюсь этого заумного выражения), факты о которых так скрупулезно и точно разъясняются в учебниках (или читаются на лекциях), возникло желание помочь всем страждущим. А поскольку вся техника держится на физике (а та – как ни прискорбно, в основном на математике. но это уже другой разговор), то волей-неволей приходилось разбираться во всех свалившихся в голову умных изречениях. Что из этого получилось – представляю на ваш суд, дорогой читатель.

Физика для “чайников” Андрей Задумавшийся

2. Молекулярная физика и термодинамика.

3. Электричество и магнетизм.

4. Физическая оптика.

5. Последний раздел.

Физика для “чайников” Андрей Задумавшийся

Состоит из трёх основных частей: кинематики, динамики и статики.

Проще всего это объяснить так. Например, ты идёшь по улице, и вдруг на пути появляется яма. Не заметив её, ты падаешь. Говоря умным словом – движешься.

И все эти три раздела смотрят на это движение каждый со своей стороны. Так вот, кинематика – это как ты движешься (вниз, ускоряясь), когда остановишься (когда долетишь до дна), через какое расстояние (ровнёхонько глубина ямы, ну и углубление, оставленное туловищем, если хорошо упадёшь).

Динамика – это почему ты начал двигаться, почему продолжаешь это делать и почему закончил (если закончил). Например, начал потому, что это сила притяжения Земли к тебе такая вредная, и продолжаешь лететь, потому что она по-прежнему действует.

А статика – это что надо делать, чтобы ты оставался в равновесии. То есть когда занёс одну ногу над ямой, надо было успеть сообразить, что делаешь, и убрать её обратно.

Говоря чуть более умным языком: кинематика как бы отвечает на вопрос “как тело движется?”, динамика – “почему тело движется?”, а статика – “при каких условиях тело будет в равновесии?”.

Вот было умное слово: движение. Оказывается, это тоже понятие! Причём настолько заумное, что означает всего-навсего изменение. Просто изменение, и всё. В широком смысле. Если брать более узко, то механическое движение – это когда что-то меняет своё положение. Но есть один подкол. Например, если ты будешь двигаться (неважно, как – хоть просто идти), то относительно себя ты будешь по-прежнему неподвижен! А вот если на тебя посмотрит кот из окна первого этажа дома, мимо которого проходишь – ему будет казаться, что ты движешься. Более того, если чуть-чуть прикинуться сумасшедшим, то можно сказать, что и дом движется относительно тебя – ты вроде бы стоишь на месте, а его стена потихоньку движется мимо тебя. И асфальт едет под тобой. Ну или вспомним детство: едем на машине, автобусе, электричке. это не так важно, – и смотрим в окно. И кажется, будто дома или деревья едут мимо тебя, а ты стоишь на месте.

Короче, суть всей этой маленькой шизофрении – движением можно считать, только если это движется относительно чего-то. Нет, это ещё не страшная теория относительности Эйнштейна, не надо пугаться. Это всего лишь обзывается “системой отсчёта”. Вот поставил на себе жирную белую точку мелом – всё, теперь считаешь себя точкой с координатами (0;0;0). А когда поставил точку – это считаешь, что пошло время (с 0 секунд и до бесконечности. плюс бесконечности – для особых умников). Всё, теперь ты – система отсчёта! Относительно тебя, например, крутятся Земля и другие планеты. Ну прямо центр Вселенной!

Вкратце и поумнее: для положения тела необходимо определить систему отсчёта (это “отправная” точка с координатами (0;0;0) и начало отсчёта времени), относительно которой будет считаться всё, что связано с тем, как оно движется. Если относительно данной системы отсчёта тело меняет своё положение, то считаем, что оно двигается.

Ну вот не могут физики без упрощений, хоть убей. Что мешает взять, например, самолёт целиком и посчитать, как он летит? Нет, это слишком сложно для умных мозгов местных учёных! Для этого, видите ли, надо считать, как движется чуть ли не каждая точка сего транспортного средства. А из скольких точек состоит самолёт? А пёс его знает. Даже что такое точка, те же умники учёные сказать не могут – это настолько простой термин, что его и не определить. Поэтому тут в мозгах у них происходит что-то, похожее на деление на ноль в калькуляторе – точек настолько много, что их всех не посчитаешь, а значит, не посчитаешь и весь самолёт! Ну и что делать тогда?

А вот что. Мы встанем далеко-далеко от самолёта – говоря проще, вернёмся с неба на землю. Нет, совсем на землю. А самолёт поднимем ещё выше. Настолько высоко, чтобы он казался точечкой. Во, теперь получилась материальная точка. Он кажется отсюда настолько малым, что его размерами можно пренебречь – сколько он там метров в длину, и какой размах крыльев, уже не интересует. Летит себе одной точкой, и всё – одну эту точку можно посчитать. Материальную точку, выражаясь умным языком. Но главное – не отрываться при этом от земли! Ну и, чтобы всё совсем было хорошо, надо на земле поставить точечку (0;0;0) и включить секундомер. Всё, поехали. то есть полетели. Считать.

Вкратце и поумнее: материальная точка – это модель тела, размерами которого можно пренебречь в условиях данной задачи. Для простоты счёта все тела, которые можно рассматривать как материальные точки, рассматриваем именно так.

Ну хорошо, выбираем самолёт. Посмотрим, как он летит весь свой путь. Вот он разгоняется на взлётно-посадочной полосе в аэропорту, отрывается от земли, взмывает ввысь, летит. Затем снова снижается, тормозит и останавливается уже на месте назначения. Если бы он чертил за собой линию, то получилась бы дуга. По-умному эта дуга называется траекторией. Если померить её длину, то получится путь. Тот самый, который в начальной школе считается, как скорость, умноженная на время. Но если бы всё было так просто. Помимо пути, есть ещё перемещение. Слово похожее, но значит другое. Перемещение – это если соединить начальную и конечную точки прямой. То есть, получается, самый короткий из всех возможных путей. вроде бы. А не совсем так. Потому что перемещение – это ещё и направленный отрезок, в отличие от обычного пути, который может быть изогнут хоть буквой Зю. Зачем такое умное нагромождение? Потому, что физика тесно сплетена с математикой. Мы же не просто так поставили точку (0;0;0) и включили время – теперь в тех координатах, которые мы создали, можно считать всё, что требуют от бедных нас в тоннах задач. И считать нужно именно по перемещению, а не по пути. В конце концов, нам же выгоднее добираться до места назначения быстрее всего и кратчайшим путём? А стрелочка ставится затем, чтобы точно знать, откуда и куда держим наш путь. нет, наше перемещение.

Уроки вождения на механике для начинающих: универсальный алгоритм

В России пару лет назад количество автомобилей с АКПП и механической трансмиссией было примерно одинаковым, хотя предыдущие годы наблюдался бурный рост покупок транспортных средств с вариатором. Для сравнения: в США на «автоматах» ездит 94% водителей, ибо они появились гораздо раньше, чем у нас. И нетрудно догадаться, что навыки управления машиной с «механикой» там практически утеряны, чего не скажешь о РФ. Однако молодое поколение, как и женщины, уже нуждаются в подробных инструкциях того, как нужно управлять подобными авто. Но прежде, чем начинать подробное описание данного процесса, вначале нужно назвать причины, по которым машины с МКПП в России по-прежнему пользуются популярностью:

– такими трансмиссиями всегда оснащаются мощные, спортивные автомобили;

– автомобили с механической коробкой передач стоят дешевле;

– «механика» позволяет лучше чувствовать машину и быстрее управлять ею;

– оснащение транспортного средства подобной «коробкой» позволяет экономить горючее;

– в плане ремнотопригодности МКПП тоже предпочтительней в сравнении с АКПП, и стоит восстановление работоспособности агрегата значительно меньше.

Нижеследующая инструкция адресована всем желающим обучиться вождению на машине с «механикой». Причем совершенно неважно, сколько вам лет, к какому классу принадлежит транспортное средство, какова его мощность и прочее.

1. О передачах

Владея машиной с механической «коробкой», вы должны отработать навык самостоятельного переключения скоростей до автоматизма. Здесь нет электроники, которая без участия водителя уравнивает скорости вращения шестерней на валу коробки. Зато имеется педаль сцепления, которая за счет нажатия на нее ногой временно отключает трансмиссию специально для того, чтобы передвинуть рычаг в нужное положение и переключить скорость. Только помните: выжимать эту педаль нужно до конца! Кстати, основная масса машин оснащается 4-5- скоростными МКПП, дополнительно есть одна задняя скорость. Давайте разберемся, для чего они нужны.

«Нейтралка». Уроки вождения на механике для начинающих нельзя практиковать до того, как вы разберетесь с тем, какие есть органы управления и что такое нейтральная передача. В сущности, это позиция рычага переключения скоростей, обозначающая, что крутящий момент не передается от двигателя на колеса, и тронуться с места автомобиль не может. Как вы ни газуйте, ничего не произойдет. Если же передвинуть рычаг в другую позицию при отключенном сцеплении, то включится скорость.

Первая скорость предназначена для трогания. При этом двигатель работает на повышенных оборотах, но скорость более 15-20 км в час вы не разовьете. Да это и не нужно, вы просто сожжете лишнее топливо. Поэтому практически сразу же нужно включать вторую передачу.

Вторая скорость – это рабочая лошадка, которая позволяет спускаться со склона и маневрировать в дорожной «пробке». Она является переходной к так называемым пониженным 3-5 передачам, позволяющим развивать более высокую скорость. Акцентироваться на них мы не будем, так как переключаются они одинаково.

Задняя передача позволяет развить большую скорость в сравнении с первой. Однако долго двигаться с ее помощью не рекомендуется – слишком быстро изнашиваются детали трансмиссии. Без задней передачи практически невозможно в городских условиях припарковаться, также она позволяет маневрировать в органическом пространстве.

2. Процесс освоения передач

Расположение скоростей указаны на ручке их переключения, и их нужно просто вызубрить! Согласитесь, что во время езды будет трудновато подсматривать, опуская глаза вниз. И еще: если не хотите, чтобы любая передача включалась со скрежетом либо хрустом, сигнализирующем об износе шестерен, выжимайте педаль сцепления до пола. А еще лучше перед посадкой за руль сесть на переднее сиденье рядом с опытным водителем и проследить, как ему удается синхронизировать переключение передач с отключением сцепления. Также это поможет вам изучить, какую скорость можно развить на конкретной передаче.

Уроки вождения на механике для начинающих показывают, что новички на первых порах все равно мысленно вспоминают, где какая передача находится. Не волнуйтесь, дальнейшая практика позволит вам это делать на бессознательном уровне, без отвлечения от дороги. Пройдет совсем немного времени – увеличится и скорость переключения, и плавность данного процесса.

Также безусловной проблемой для молодого водителя является определение того, при какой скорости движения автомобиля нужно включать ту или иную передачу. Обычно нужно следовать простому совету: слушайте двигатель, и если его обороты низкие, а машина не разгоняется – значит, следует перейти на понижающую передачу. И наоборот, чтобы разгрузить коробку при очень больших оборотах, нужно включить повышенную передачу.

В этой практике можно пользоваться тахометром, если он имеется «на борту». Конечно, в зависимости от модели, марки и модификации автомобиля порядок переключения может быть разным, однако доказано на практике, что новая передача должна задействоваться тогда, когда обороты мотора достигли 3000 об./мин. Дополнительно рекомендуется наблюдать за спидометром. Например, переключайте скорости каждые 20-25 км/ч, однако помните, что это общее правило. Если у авто мощный мотор, то эти цифры могут быть однозначно большими.

3. Запускаем двигатель!

Перед тем, как повернуть ключ зажигания для запуска мотора, нажмите педаль сцепления и переведите рычаг МКПП на «нейтралку». Далее нужно прогреть силовой агрегат до рабочей температуры. Причем если вы делаете это в холодную пору года, первые пару минут во время прогрева держите педаль сцепления в нажатом положении – это помогает быстрее нагреть застывшее масло. И самое главное: никогда не запускайте мотор с включенной передачей, иначе машина может поехать, к чему вы вряд ли будете готовы. Так и до ДТП недалеко…

4. Педаль сцепления используем правильно

Как уже было сказано, сцепление помогает водителю плавно переключать скорости, но его всегда следует выжимать до конца, иначе вы рискуете повредить коробку. Не менее важно запомнить, что педалью сцепления должна заниматься исключительно левая нога. Правая нужна вам для торможения или набора скорости. Уроки вождения на механике для начинающих редко обходятся без ситуаций, когда новичок «путает педали». Стоит ли говорить, что лучше их избегать?

После переключения передачи сцепление следует отпускать плавно. На первых порах это делать нелегко. Совет: отпускайте сцепление очень медленно до той поры, пока не почувствуете появление крутящего момента, передаваемого на колеса. И избегайте ненужных ускорений в ситуациях, когда педаль нажата не до «пола». Также выработайте «железное» правило, которое гласит: даже на светофорах держать сцепление отжатым более двух секунд крайне не рекомендуется.

Если понаблюдать за опытными водителями, то нетрудно заметить, что они отпускают сцепление достаточно быстро. Если у вас так не получается, не комплексуйте. Чем чаще вы будете ездить в плотном траффике, чем больше накатаете часов вождения – тем совершеннее станет этот навык.

5. Учимся координировать действия

Машина с МКПП при умелом управлении доставляет водителю массу немало драйва. Ведь она предоставляет возможность резкого ускорения, что недоступно машине с АКПП. Уроки вождения для женщин помогают довести это действия до автоматизма, четко координируя манипуляции с органами управления. Приведем пример правильного алгоритма при езде на 1-2 скоростях.

Выжмите до упора педаль сцепления, включите первую передачу. Постепенно медленно отпускайте сцепление, одновременно столь же медленно и плавно нажимайте на педаль газа. Когда педаль сцепления дойдет примерно до середины, вы наверняка почувствуете, что крутящий момент стопроцентно передается на колеса и автомобиль начинает движение. Плавно отпустите сцепление и продолжая плавно нажимать на газ, набирите скорость около 20 км/ч. Теперь самое время включить вторую передачу. Отпустите газ, полностью выжмите сцепление и передвиньте рычаг МКПП на вторую передачу, отпустите сцепление и плавно прибавляйте газ.

6. Дауншифтинг

Под этим странным термином подразумевается то, как переключать низкие передачи машины в момент ее замедления. Метод здесь совершенно другой в сравнении с принципами работы коробки-автомата, он сложнее, но позволяет не просто снизить скорость, но и одновременно включить необходимую передачу.

Зачем уроки вождения на механике для начинающих включают в себя умение «дауншифтить»?

Они нужны, чтобы научиться снижать скорость до полной остановки без применения педали тормоза. Как говорят профи, можно тормозить и двигателем. Чтобы это сделать на скорости примерно в 70 км/ч, совершите следующие манипуляции:

выжав сцепление, включите третью передачу, передвинув правую ногу с акселератора на тормоз;

медленно отпускайте сцепление – это позволит избежать повышенных оборотов;

перед остановкой повторно выжмите сцепление;

первую скорость в качестве понижающей не активируйте.

7. Задний ход

В обращении с задней передачи следует быть осторожным, так как если ее включить неправильно, она может «выскочить». И пока транспортное средство полностью не остановилось, никогда не включайте движение задним ходом! Также учитывайте, что в некоторых легковых авто для манипуляции с нею нужно сначала нажать сверху на ручку МКПП. Не будем забывать и о высоком диапазоне работы задней передачи в сравнении с первой, из чего следует: давить на педаль газа не следует, ибо вы можете набрать излишне высокую скорость.

8. Трогание в гору

Поскольку автодороги весьма редко являются идеально плоскими, умение управлять машиной, стоящей под вертикальным углом, является весьма нелишним. Навыки в данном случае тоже вырабатываются практикой, однако добиться желаемого результата сложнее. Алгоритм действий таков.

1) Загоните автомобиль на наклонный участок дороги, поставьте на ручной тормоз, включите «нейтралку».

2) Постепенно отпуская ручник, выжмите педаль сцепление, перейдите на первую передачу и трогайтесь, добавив газа.

3) В определенный момент вы почувствуете: машина назад не съезжает. Значит, вам удалось удержать авто на горке, не применяя тормоз.

9. Тайны парковки

При постановке машины на парковку после глушения мотора нужно, выжав сцепление, активировать первую передачу. Можете быть уверены: благодаря этому авто не скатится ни в коем случае. Чтобы еще больше обезопаситься, нужно включить стояночный тормоз, потянув ручку или нажав кнопку. Самое главное по возвращению к машине – не забыть включить нейтральную передачу, и только потом включать двигатель.

10. Практикуйтесь чаще!

Уроки вождения на механике для начинающих поначалу кажутся чрезвычайно тяжелыми. И это нормально. Но чем больше вы будете практиковаться, тем скорее до автоматизма отработаете буквально все навыки. И если «права» уже на руках, а садиться за руль страшновато – найдите удобную площадку, где нет машин, и занимайтесь самостоятельно.

Когда вы почувствуете, что более-менее приспособились к авто с «механикой», переходите к практическому опыту в реальных дорожных условиях. Начинайте с простых упражнений, предварительно изучив местность, по которой вы будете ездить чаще всего. Рекомендуется заниматься рано-рано утром, часов в 5, либо после полуночи – в это время машин на дороге меньше всего, что придаст дополнительную уверенность.

И не слушайте знакомых или родственников, которые говорят, что механическая коробка передач – это архаизм, устаревшие технологии, риск и так далее. Помните: «механика» в автомире считается одной из самых надежных. Безусловно, иногда она снижает комфортность вождения, но наградой за это становится повышенная мощность, топливная экономичность, низкая цена на ремонт. И самое главное: вы приобретете бесценный жизненный опыт и умение стопроцентно контролировать транспортное средство!