Kitkasta ja abs-jarruista

Ei kuulu ihan asiaan.
ABS antaa pyörivän pyörän samalla ohjata.
Lisäksi lukkiutuva pyörä kuumenee lumella ja asfaltilla pito heikkenee siihen verrattuna minä kuumenematon pinta jarruttaa. Lukkiutumaton pyörä ei kuumene niin voimakkaasti kun hankauskitka jää pois.
Siksi ABS ohjaa ja jarruttaa paremmin kuin lukossa oleva pyörä.

En ymmärtänyt ylläolevasta ajatuksenjuoksusta paljoakaan :)

1. Kitkavoiman suunta on aina liikesuunnalle vastakkainen.
2. Kun pyörä liukuu, kitka on vain liukukitkaa.
3. Pyörän pyöriessä vaikuttaa vain lepokitka
4. Lepokitka on suurempi kuin liukukitka
5. Pyörän pyöriessa saadaan maksimijarrutusvoima, joka on lepokitka kertaa pyörään kohdistuva paino.
6. Lepokitkasta "käytetään" vain vain jarrutusvoiman verran
7. Liukukitkasta käytetään aina kaikki

Jos pyörä lähtee liukumaan, kitkavoima tipahtaa vastaamaan liukukitkaa. Tällöin jarrun löysäys saa liukumisen loppumaan ja lepokitka saadaan jälleen käyttöön.
Jarrua kannattaa pitää juuri sillä rajalla, jossa liukuminen alkaa tai pumpata jarrua niin, että lepokitkaa saadaan mahdollisimman paljon käytettyä.
Maksimijarrutus saataisiin jarruttamalla tasan lepokitkan sallimalla voimalla. Kun voima ylittyy alkaa liku.

Jarrutusvoima on joko jarrun aiheuttama voima (momentti) lepokitkan ollessa ja liukuessa jarrutusvoima on jarrusta riippumatta likukitkaa vastaava.


Toivottavasti meni suurinpiirtein oikein!

Taidat sotkea kitkan ja vierimisvastuksen. Esim. keilapallolla aluksi kitka sovittaa pallon pyörimisen ja etenemisnopeudet toisiaan vastaaviksi mutta sen jälkeen pallo kokee vain vierimisvastusta. Autossa vaikuttavat kaikki nuo tekijät: lepokitka, liikekitka ja vierimisvastus tilanteesta riippuen.

Auton rengas, tai yleensäkin karhealla pinnalla vierivä joustava aine ei noudata puhdasta kitkateoriaa.
renkaan pitoa on selitetty erilaisilla tavoilla, mutta pääperiaate on että suurin pito perustuu pinnan repeytymiseen.
Jo aivan normaaleilla renkailla saavutetaan helposti asfalttipinnalla yli 1 .n kitkakertoimia, joka on fysiikan alkeiden mukaan mahdottomuus puhtaana kitkana.

Rengas yleensä pitää parhaiten lämpimänä (pehmenee) ja silloin kun se luistaa.
ABS-jarrutkin toimivat niin että suurin osa ajasta pidetään rengasta lähes lukossa ja hetkellisesti vapautetaan ohjattavuuden säilymiseksi, asian voi havaita jarrutusjäljestä, osa renkaasta jää tien pintaan, joka edellyttää renkaan liukumista.
Toiminnosta on erittäin pienillä kitkalla ongelmana (jää ja lumi, joissa joissain tapauksissa lepo- ja liukukitkan erokin on suuri) se että kun jarrupainetta vähennetään luistossa kitkan pienuus vie kohtuuttoman kauan ennen kuin renkaan massa alkaa pyöriä, ja jarrutusteho heikkenee oleellisesti .

Näistä ilmeisesti ei ollut nyt kyse, mutta pääasia on että "kumipyörät " toimivat aivan oman mekanisminsa mukaan, joka ei noudata perinteistä fysiikan kitkateoriaa.

Juuri tämä lepokitkalla " jarrutus" jota minulle ainakin lukiofysiikassa on esitetty on tämä pääongelmani, että miten pyörittävä voima onkin jarruttava? Miten kitkasta voi käyttää osan. Hyviä selityksiä kaikki. Jännää, että näinkin yksinkertianen ilmiö ei olekaan ihan läpihuutojuttu.

Ymmärrän, että vierimisvastus on vastustavana voimana, mutta lepokitkan avulla jarruttaminen ei vaan tahdo aueta.sehän yrittää pitää renkaan tiehen osuvan pisteen levossa hetkellisesti vai kuinka? Jos siis tämän pisteen nopeus pyrkii esimerkiksi hidastumaan, niin lepokitka pyrkii silloin kasvamaan ja suuntautuu suurenemassa määrin nopeutta vastaan? Olisiko tähän jotain kirjallisuutta tiedossa kenties?

Pyörän lepokitka vastaa pyörimättömän kappaleen lepokitkaa. Kun pyörän kehä etenee samaa nopeutta tien pinnan kanssa, kitka on samanlainen kuin rengas ja tie olisivat paikoillaan.

Jos vaikkapa kuution muotoista kappaletta vedetään, on kitkavoima aina yhtäsuuri, mutta vastakkaissuuntainen vetävään voimaan nähden. Sitten kun kuutio liikahtaa, siirrtyää liikekitkaan, jolloin kitkavoima on teoriassa vakio, toisin kuin lepotikikassa, jossa se mukautui ulkoisen voiman suuruiseksi. Samalla tavalla kuin vaikka seinää työntäessä seinä työntää samalla voimalla takasin (jollei kaadu tai anna periksi).

Tämän saman pitäisi päteä pyörivään luistamattomaan pyörään.

Ei päde.

Pyörän kumiosan kosketuspinta tiehen pyörän pyöriessä ei ole sama asia kuin paikallaan oleva rengas.
Kosketuspinnassa tapahtuu lamellien välistä liikettä ja pinnan hetkellistä pientä luistoa alustaa vasten, ja renkaan vierintämatka poikkeaa selvästi renkaan pinnan pituudesta.
Lisäksi pito ei perustu puhtaaseen kitkaan, vaan myös pinnan epätasaisuuksien vastukseen.

Voidaanko siis ajatella, että auton jarrujen hidastaessa pyörän pyörimisnopeutta, lepokitka pyrkii hidastamaan etenemisnoputta pitääksen yllä vierimisehtoa?

Jos pyörät menevät jarrutettaessa lukkoon, johtuuko tämä sitten jarrujen aiheuttamasta momentista, joka johtaa vastaavasti lepokiitkan suurimman arvon ylittymiseen renkaan alapinnalla?

Oho, onpas ketjussa tosi paljon puppua.
Toivottavasti kukaan ei ainakaan opiskele tämän ketjun väitteitä, vaan kaivaa jostain ihan oikean asiaa käsittelevän oppikirjan.
Tosin esim englannin kielellä löytyy kyllä netistäkin asiaa, mutta suomeksi ei kyllä näytä helpolla löytyvän.

http://per.physics.helsinki.fi/~kurkisuo/6.2.D/00DimVoimat.pdf
Tässä kyseisessä tekstissä sanotaan: "Lepokitkalla sen sijaan on vastakkaiset vaikutukset pyörimiseen ja etenemiseen. Jos se jarruttaa etenemistä, se kiihdyttää pyörimistä, ja päin vastoin." Tällä ei kaiketi tarkoiteta tilannetta,jossa auto kiihtyy tällöinhän kitka hidastaisi pyörimisliikettä?? Lepokitka estää tässä tapauksessa pyörän liukumiseen lähdön ja voima eteenpäin ja auto liikkeelle.

Nyt kokoan oman yksinkertaisen kysymykseni tähän: miksi kiihdyttäessä pyörän pyörimisnopeus kasvaa vaikka lepokitka vastustaa pyörän liukumista pinnan suhteen aiheuttaen momentin pyörään? Eikö tämä voima olekaan yhtä suurikuin auton moottorin aiheuttama momentti vai onko tämä vain sen impulssin suuruinen joka aiheutuu renkaan painautumisesta tiehen? Toivottavasti tähän nyt joku osaisi vastata.