Подвеска автомобиля на кочках

Две машины проезжают два бугра. У зелёной только пружины, у красной ещё и амортизаторы: её кузов быстро успокаивается.

3D Возраст 9+12 мин КолебанияУпругость3D-сцена
Подвеска автомобиля на кочках
Загрузка симуляции…

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

  1. Нажмите «Запустить» и следите за кузовами на первом бугре.
  2. Сравните, сколько раз каждый кузов покачнулся после бугра.
  3. 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.