Исследовательский проектФизика в моей профессии

Физика в моей професии Цель проекта : Выяснить какова роль физики в формировании профессиональных навыков студентов по специальности23.02.03 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта» Руководитель проекта: преподаватель физики МОКРОВА ИРИНА ИННОКЕНТЬЕВНА

Задачи проекта Познакомиться с историей создания автомобилей Выяснить какие физические явления и законы положены в основу работы автомобиля Оценить количество выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта в районе Дербеневской набережной. Выяснить экологические проблемы использования автомобилей и способы решения этих проблем

Благодаря этой рекламе сайт может продолжать свое существование, спасибо за просмотр.

Принцип действия Для привода паровой машины необходим паровой котёл. Расширяющийся пар давит на поршень или на лопатки паровой турбины, движение которых передаётся другим механическим частям. Одно из преимуществ двигателей внешнего сгорания в том, что из-за отделения котла от паровой машины они могут использовать практически любой вид топлива — от дров до урана. Первый «Мерседес» (декабрь 1900 г.) - прообраз современного автомобиля с простейшим кузовом для участия в автомобильных гонках. Для прогулок вместо такого кузова могли устанавливать другой кузов — четырехместный. Первый четырехколесный автомобиль «Бенц». Несмотря на непритязательность конструкции, такие машины выпускались вплоть до 1901 г, и их количество достигло 2300. На рисунке представлена модель «Виктория». 1893 г. Первый автомобиль Opel - Opel Lutzman и братья Опель. Первые автомобили

Массовый рынок Вслед за Ford в Америке компании Austin и Morris в Великобритании начали производить небольшие и недорогие моторные транспортные средства. В 30-е годы многие люди покупали автомобили и мотоциклы для коммерческой деятельности и отдыха. В выходные дни по дорогам стали разъезжать семьи на Ford, Morris и Baby-Austin, молодежь на стремительных МО и других спортивных автомобилях, а туристические группы на специальных автомобилях для экскурсий. “Большая шестерка” компаний — Austin, Morris, Ford, Vauxhall, Rootes и Standard — производила в массовом порядке семейные автомобили с двигателями, мощность которых, как правило, не превышала 12 л. с. Началась борьба за то, кто первый выпустит автомобиль ценой 100 фунтов, и цель была достигнута компанией Morris в 1931 году. Это знаменитая “Ласточка” Austin 7 Swallow, имеющая плавные очертания, специально спроектирована таким образом, чтобы ее формы напоминали фигуру женщины. «Изетта», автомобиль начала ХХ века, садиться в который нужно было спереди, а не сбоку. В небогатые послевоенные годы эти машинки были самым популярным семейным  транспортом.  Я купила в качестве сувенира маленькую модельку этой смешной крохи Автомобили начала ХХ века

Автомобили начала ХХI века

Расчет оценки количества выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта в районе МТК. Состав отработанных газов по объему. Компоненты Двигатели   Карбюраторные Дизельные Азот 74 - 77 76 - 78 Кислород 0,3 - 8 2 - 18 Пары воды 3 - 5,5 0,6 - 4 Двуокись углерода 5 - 12 1 - 10 Окись углерода 5 - 10 0,01 - 0,5 Оксиды азота 0 - 0,8 0,0002 - 0,5 Углеводороды 0,2 - 0,3 0,009 - 0,5 Альдегиды 0 - 0,2 0,001 - 0,009 Сажа 0 - 0,4* 0,01 - 1* Бензапирен 10 -20** до 10**

Количество единиц автотранспорта Вид автотранспорта Всего за 30 мин,niштук Всего за 1 час,Niштук Общий путь за 1 час, L, км Легковые автомобили 450 900 50 Маршрутное такси 20 40 40

Расход топлива для автотранспорта Вид автотранспорта Расход топлива л/км Расход топлива на 100м движения единицейтранспорта, л Расход топлива на 100м движения всеми автомобилями за время наблюдения ,л Расход топлива на 1кмдвижения всеми автомобилями за время наблюдения ,л   Бензин Бензин Бензин Легковой автомобиль 0,12 0,012 5,4 54 Маршрутное такси 0,16 0,016 0,32 3,2

Количество выброшенных вредных веществ(общее количество на 10 км движения) Тип топлива Количество топлива, л Количество вредных веществ, л ОБЩЕЕ КОЛИЧЕСТВО ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ,Л     CO Углеводороды NO2 Бензин 57,2 34,32 5,72 2,288 42,328 Автомобили легковые Маршрутное такси 54 3,2 32,4 1,92 5,4 0,32 2,16 0,128 39,96 2,368

Пробки в Москве Согласно исследованию, сегодня в Москве ежедневно возникает 800 пробок, в каждой из которых застревает по 1400 автомобилей. Если предположить, что одна машина попадает в пробку только раз в день, то каждые сутки в столице оказываются в пробках 1,12 млн автомобилей. Всего, по данным московской ГИБДД, ежедневно на улицы города выезжает около 1,4 млн машин (1 млн московских и 400 тыс. из области). Следовательно, вероятность попадания в столичную пробку составляет 80%. Таким образом средний автомобилист проводил в пробках по 12 часов в месяц. Общее количество выброшенных вредных веществ превышает любые допустимые значения.

Потеря рабочего времени За последний год, потери времени в пробках выросли на 1,5 часа. За то же время столичный автопарк увеличился на 150 тыс. машин. Следовательно, каждые 100 тыс. автомобилей удлиняют ежемесячный простой в пробках на 1 час. Таким образом, если бы все 3,78 млн зарегистрированных в городе автомобилей ежедневно выезжали на улицу, то водителям пришлось бы проводить в пробках по 40 часов в месяц

Кинематика движения автомобиля Автомобиль может двигаться прямолинейно и равномерно, при этом скорость движения его не меняется. Причину такого движения объясняет первый закон Ньютона : Тело находится в состоянии покоя или движется прямолинейно и равномерно , если геометрическая сумма сил, действующих на тело , равна нулю. Автомобиль чаще всего движется равноускоренно, т.е изменяя скорость со временем ( увеличивая или уменьшая ее значение). Это происходит, когда на автомобиль действует внешняя сила, и ускорение автомобиля прямо пропорционально величине этой силы и обратно пропорционально массе автомобиля. Это 2 закон Ньютона,который выражается знаменитым уравнением: a = F / m где F – сила, m – масса, a – ускорение тела. Пройденный путь автомобиля и его ускорение можно рассчитать по формулам:

Динамика движения автомобиля При движении на автомобиль действуют следующие виды сил: Сила тяжести, с которой автомобиль притягивается к земле Сила тяги двигателя вызывает движение автомобиля за счет отталкивания колес от дороги, Сила трения возникает при торможении двигателем или тормозами автомобиля, зависит от нагрузки на ведущие колеса, состояния и качества дорожного покрытия, давления в шинах, скорости, степени износа протектора, Сила сопротивления воздуха направлена против движения, величина зависит от обтекаемости автомобиля и скорости его движения,

Динамика движения автомобиля Сила реакции опоры - сила, с которой поверхность дороги воздействует на переднюю и заднюю оси автомобиля удерживают его от падения к центру земли. Эти силы являются самыми важными в динамике автомобиля – величина каждой из них определяет сцепление колеса с поверхностью дороги, и изменение баланса сил между передней и задней осями является причиной изменения характеристик управляемости автомобиля – в сторону избыточной или недостаточной поворачиваемости. Подъемная сила — возникает при движении с большой скоростью от давления потока воздуха, попадающего под передок автомобиля, стремится оторвать колеса от дороги, ухудшая сцепление колес с дорогой и управляемость, 3-й закон Ньютона .Любая сила, действующая на автомобиль со стороны другого тела – например, дороги, равна по величине и направлена противоположно силе, действующей со стороны автомобиля на это тело. Тела действуют друг на друга силами, равными по модулю, но противоположные по направлению.

Роль силы трения в движении автомобиля Трение - один из видов взаимодействия тел. Сила трения возникает как сила сопротивления, препятствующая относительному смещению соприкасающихся тел, и направлена по касательной к поверхности соприкасающихся тел в сторону, противоположную относительного смещения. Если соприкасающиеся тела твердые, то трение называют сухим. Если твердое тело движется в жидкости или между твердыми телами имеется слой жидкости (смазка),то трение называют жидким (или вязким). Но не надо думать, что трение всегда препятствует движению - часто оно ему способствует. При прокручивании колёс автомобиля сила трения шин о поверхность земли, препятствуя их проскальзыванию, действует со стороны дороги и направлена вперёд, обеспечивая движение автомобиля. Чем сильнее трение, тем больше соответствующая сила, поэтому его стараются не уменьшать, а увеличивать: покрытие дороги делают шероховатым, наносят на поверхность шины рельефные рисунки (протекторы). Вспомните, как трудно идти по скользкой дороге или как буксует автомобиль, стоящий на льду или в грязи: колёса проскальзывают на месте, хотя мотор исправно вращает их.

Двигатель внутреннего сгорания Дви́гатель вну́треннего сгора́ния (ДВС) — это тип двигателя, тепловая машина, в которой энергия топлива , сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. Принцип действия двигателя основан на физических законах

Физические принципы работы тепловых двигателей Четырехтактный цикл карбюраторного двигателя состоит из следующих четырех тактов: впуска, сжатия, расширения и выпуска. Впуск свежей горючей смеси совершается через открытый впускной клапан в цилиндр под действием разрежения, создаваемого поршнем при ходе его от в. м. т. к н. м. т. В период впуска давление в цилиндре составляет 0,7—0,9 кГ/см2, а температура — от 75 до 125° С. Сжатие смеси происходит в цилиндре при движении поршня от н. м. т. к в. м. т. и закрытых клапанах. К концу такта сжатия давление в цилиндре возрастает до 7—12 кГ/см2, а температура до 350—400° С. В конце сжатия электрическая искра воспламеняет смесь, при сгорании которой выделяется большое количество тепла. Температура сгорающих газов достигает 2200—2500° С, а давление возрастает до 30—40 кГ/см2. Расширение (продуктов сгорания) происходит при движении поршня от в. м. т. к н. м. т. и сопровождается падением давления и температуры. К концу такта расширения давление в цилиндре снижается до 3—5 кГ/см2, а температура отработавших газов — до 1000—1200° С. В период расширения газы совершают полезную работу, передавая давление на поршень, который получает поступательное движение, превращаемое кривошипно-шатунным механизмом во вращательное движение коленчатого вала. Выпуск отработавших газов начинается с момента открытия выпускного клапана и происходит в период движения поршня от н. м. т. к в. м. т. Давление в цилиндре при этом постепенно падает и составляет к концу такта выпуска 1,1—1,2 кГ/см2, а температура отработавших газов — 700—800° С.Весь описанный рабочий процесс совершается за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала и изучается в курсе физики .

Система охлаждения двигателя В водяной системе охлаждения должна быть обеспечена постоянная циркуляция воды, омывающей стенки цилиндров и головки цилиндров двигателя. Вода обладает самой большой удельной теплоемкостью, которая равна 4200 Дж/кг С .Это количество теплоты, которое передается телу или отводится от него в процессе теплопередачи при изменений температуры тела массой 1 кг на 1 С. В настоящее время у всех двигателей применяется принудительная система охлаждения, при которой циркуляция воды происходит под действием центробежного насоса. Для отдачи тепла внешней среде служит радиатор, интенсивно охлаждаемый воздухом, поступающим под действием вентилятора.

Система смазки двигателя Система смазки двигателя должна обеспечить подачу масла ко всем трущимся поверхностям шатунно-кривошипного и газораспределительного механизмов, а также для смазки привода прерывателя-распределителя, компрессора и т. п. В автомобильных двигателях принята комбинированная система смазки, при которой часть трущихся поверхностей смазывается путем подачи масла под давлением, а другая часть самотеком и разбрызгиванием. Под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, опоры промежуточного валика привода прерывателя-распределителя и валика масляного насоса, а также толкатели. Втулки коромысел смазываются за счет пульсирующей подачи масла. Все остальные трущиеся поверхности смазываются за счет подачи масла самотеком или разбрызгиванием. Из курса физики известно, что сила жидкого трения намного меньше силы трения скольжения, на этом основано применение масла для уменьшения силы трения между трущимися поверхностями. Сила трения качения имеет наименьшее значение из сил трения , возникающих при соприкосновении твердых поверхностей .На этом физическом положении основано применение подшипников. Подача масла происходит под давлением, которое определяет силу, действующую на единицу площади и находится по формуле р =F/S, где F – сила, S- площадь сечения

Электрооборудование автомобиля Свечи зажигания предназначены для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя искрой, образующейся между их электродами . Искровой разряд возникает в газе обычно при давлениях порядка атмосферного. Он характеризуется прерывистой формой. По внешнему виду искровой разряд представляет собой пучок ярких зигзагообразных разветвляющихся тонких полос, мгновенно пронизывающих разрядный промежуток, быстро гаснущих и постоянно сменяющих друг друга Свечи зажигания

Электрооборудование автомобиля Указатель уровня топлива Аварийный сигнализатор температуры двигателя Указатель давления масла Контрольно-измерительные приборы Электрический стеклоочиститель Указатель поворота Принцип действия этих и других электроизмерительных приборов основано на применении: Закона Ома для участка цепи Закона Ома для замкнутой цепи Свойствах магнитного поля Законе Ампера Явлении теплового расширения твердых тел Действии силы Архимеда Закона сохранении энергии

Приборы освещения К числу приборов освещения автомобиля относятся фары, подфарники, задние габаритные фонари, приборы внутреннего освещения, выключатели и переключатели света. В приборах освещения используются законы : -отражения света -преломления света явление дисперсии явление диффузного отражения

Стартер Он служит для пуска автомобильного двигателя, состоит из электродвигателя постоянного тока и сцепляющего механизма. Электродвигатель стартера по своему устройству во многом напоминает генератор постоянного тока. Так же, как и генератор, электродвигатель имеет цилиндрический стальной корпус с полюсными сердечниками с обмоткой возбуждения , якорь , в пазах которого уложена обмотка , коллектор 35 и щетки 38, укрепленные на передней крышке . Для получения большого крутящего момента в корпусе стартера укреплены не два, а четыре полюсных сердечника.

Аккумуляторы Электрический аккумулятор является вторичным химическим источником тока , применяемым для получения электрической энергии, которая производится в нем за счет окислительных и восстановительных химических реакций. Как и всякий химический источник тока, аккумулятор состоит из следующих основных частей: отрицательного электрода, положительного электрода, электролита, сосуда, в который налит электролит и помещены оба электрода. Принцип действия основан на законах прохождения тока в электролитах, электролитической диссоциации.

Генератор постоянного тока . Принцип действия основан на явлении электромагнитной индукции Модель генератора постоянного тока Автомобильный генератор постоянного тока

Тепловое действие тока При прохождении тока по проводнику электроны сталкиваются с его атомами, усиливая их движение, в результате чего электрическая энергия превращается в тепловую, и проводник нагревается. Установлено, что количество тепла, выделяемого в проводнике, зависит от силы тока в цепи, времени прохождения тока по проводнику и величины сопротивления проводника. Этот закон называется законом Джоуля- Ленца. Тепловое действие тока широко используется в технике в различных нагревательных устройствах ( вулканизаторы с электрическим обогревом и т. п.). при электросварке, а также в электрических лампах накаливания. Кроме того, на тепловом действии тока основано устройство плавких и термобиметаллических предохранителей, защищающих электрические цепи от прохождения чрезмерно большого тока в электрических устройствах автомобиля

Способы соединения источников тока. Потребители тока могут включаться в цепь двумя основными способами: последовательным и параллельным. Э. д. с. батареи равна сумме э. д. с. всех входящих в нее источников тока. Примером последовательного соединения источников тока может служить соединение элементов (аккумуляторов) в автомобильной аккумуляторной батарее. При параллельном соединении источников их положительные полюсы соединяются одним проводом, а отрицательные—другим. Э. д. с. параллельно включенных источников тока остается такой же, как и у одного из источников, зато максимальная сила отдаваемого ими тока будет равна сумме токов, которые может отдать каждый из этих источников. На автомобилях параллельно соединяются между собой генератор и аккумуляторная батарея

Литература.Интернет-источники 1. ru.wikipedia.org 2. dic.academic.ru 3. ZnanieAvto.ru