Подвеска автомобиля на кочках
Две машины проезжают два бугра. У зелёной только пружины, у красной ещё и амортизаторы: её кузов быстро успокаивается.
Вращайте сцену мышью, колесом меняйте масштаб. Нажмите «Запустить».
Что показывает опыт
Пружина смягчает удар колеса о бугор, но сама раскачивается. Амортизатор гасит эти колебания: кузов делает одно-два покачивания и успокаивается.
Как провести
- Нажмите «Запустить» и следите за кузовами на первом бугре.
- Сравните, сколько раз каждый кузов покачнулся после бугра.
- Выберите пружину и поменяйте демпфирование d: найдите значение, при котором кузов не качается совсем.
Вопросы для обсуждения
- Почему машина без амортизаторов «плывёт» по неровной дороге?
- Зачем колесу нужна подвеска, если шина тоже упругая?
Объяснение
Кузов на пружинах — колебательная система с частотой ω = √(k/m). Здесь на каждую из четырёх пружин с k = 1250 Н/м приходится по 20 кг, поэтому ω ≈ 8 рад/с. Без демпфера колебания затухают очень медленно. Амортизатор создаёт силу, пропорциональную скорости: она забирает энергию колебаний и превращает в тепло.
Повторите дома
Надавите на капот стоящей машины и отпустите: с исправными амортизаторами он качнётся один раз. Лёгкая проверка, которую делают в сервисе.
Что изменить в редакторе
- Сделайте пружины жёстче (k = 5000) — как поведёт себя кузов?
- Увеличьте скорость машин до 5 м/с.