「夫を成功」へ導く妻の秘訣 座談会

総重量1200kgの普通自動車が平均的なタイヤを着け平坦な普通の道を走っています。時速50kmで走行中、停止線でブレーキ。何もかも一般的とお考えいただき、制動距離の計算方法を教えてください。また、同じ車に500kgの荷物を載せ、同じような実験をしました。制動距離の計算方法と、それぞれの制動距離をお教えください。

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A 回答 (4件)

まず停止するまでの時間が分からないと制動距離はだせません。


それと、制動距離に重量は関係ありません。

そのうえでまずは、時速を秒速に直します

秒速=時速÷3.6ですので50km/hの場合、四捨五入して14m/sになります。

次に、平均速度をだします

平均速度=初速+終速÷2なので、この質問の場合50+0÷2=25km/hになります。
そして、この平均速度(25km/h)を秒速にします
秒速にして7.0m/s。

ここまで来てやっと制動距離が出せます

制動距離=平均速度(m/s)×停止するまでの秒数=制動距離

大まかな説明ですがこんなかんじです。

この質問って自動車学校の工学の問題かなんかですか?。
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タイヤがスリップ率20%程度の時最も短い距離で止まりますが


そも、
制動距離の計算方法という物は存在しません。

ちなみに車重以外の条件が同一で
車重が1.416倍にもなると(1200キロ→1700キロ)
まともに止まることは不可能と言えるほど
制動距離が伸びます。
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平均的なタイヤで、ドライ路面だと、摩擦係数は0.7程度なので、計算上は総重量も、荷物も関係無く0.7Gで減速する計算となります。



50km/h=13.9m/sec
13.9^2/(9.8×0.7)/2=14.1m

現実には、荷重と摩擦力は正確には比例しませんから、これ以上はテストするしかありません。
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12.7m


8.6mですよ。
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Q車の制動停止距離の公式

車の制動停止距離の公式を調べています。
江守一郎先生の実用自動車事故工学では、
1/2mv2(最初)-1/2mv2(最後)=mμgSsinβ
と書かれており、「滑り前後における車両の運動エネルギーの減少が、タイヤの滑りによる消費エネルギーに等しいとすればよい。」と言っておられます。
しかし、この公式はm=車両の質量を消去する点において
まず、間違っていると思います。何故なら、例えばトラックを考えると、空荷の場合と満載の場合とでは、停止距離に違いがあるのは経験上もあきらかですし、その場合、「捜査官のための交通事故解析」25頁では、S=(W+Wred)/2(WμR+Pr/R)gという公式をたてています。
いずれにしても、消費エネルギーの公式が何故mμgSsinβになるのか、どなたか教えて頂けないでしょうか。

Aベストアンサー

こんにちは


1/2mv2(最初)-1/2mv2(最後)=mμgSsinβ

sinβの出所はわかりませんが、これを取り除くと、ニュートンの運動方程式から導かれる基本公式です。仕事と運度エネルギーの関係と呼ばれていますかね。

力学 運動方程式 仕事 などで検索してみてください。 

ふつう高校程度の力学では、物体がざらざらした面をすべって、摩擦の力で速度がv(最初)からv(最後)になるとき、その摩擦力がした仕事が mμgS である、そしてこれが摩擦熱となって発散してしまう。というような考え方を学習します。

車の制動距離についての江守先生の公式もこれがベースになっていると思われます。この式に従う限り、そして摩擦係数が車の質量や速度にかかわらず一定ならば、制動距離はダンプカーでも軽自動車でも同じになります。つまり、上の式のmを消去することは何の問題もないと思われます。

でも、reinosuke さまのおっしゃるように、満載のトラックは急には止まらなような気がしますね。

これはどうしてでしょうか。

私は自動車工学に関する知識が全くありませんので、以下の話は、単なる推測と思ってご覧ください。


ブレーキをおもいっきり強く踏んで、タイヤがロックしてしまったら、これは最大静止摩擦力(車の重さに比例)がはたらき、車に生じる加速度(減速度?)は車の質量にかかわらず一定、すなわち制動距離も同じになるでしょう。これが上の江守先生のおっしゃるところです。

ですけれど、ロックされる前では、多分ブレーキによる制動力は、ブレーキを踏む力で決まるのではないでしょうか(ブレーキパッドとタイヤの摩擦の力?みたいなものです)。

地面との摩擦で減速することは間違いないですが、このとき、かならずしも「最大摩擦力」μmg がはたらいているのではないのだと思います。

したがって、ふつうに軽くブレーキを掛けたとき
満載の車はあまり減速しない、空の車はよく減速する、ということが考えられます。

f=ma で f は同じ m は満載では大、空車では小 ですね。したがってa がちがってくる。

満載のときと空車のときで制動距離のちがいを感じるには、「普通の力で、同じ力で」ブレーキを踏んだ時をくらべているのではないかと思います。

結局 私の推論の結論は、ブレーキをふむ力が同じならば(しかもあまり強くなければ)満載の車は止まりにくい。

アクセルを踏んで加速する場合もそうですね。1人でドライブするときはぐぐっと加速しますが、家族でドライブしたときはあんまり加速しませんね。昔、1000ccクラスの車でよく実感しました。特に坂道で(泣)

自動車の安全教本などで制動距離のことが書いてあるのは、おそらく、「あぶない!」と思いっきりブレーキを踏んだ場合の話でしょう。

その場合は1/2mv^2-・・・

で考えるのでしょうね。また、それが基本的に正しいのだと思います。

最近のABS装置のこと・速度や質量が摩擦係数に及ぼす影響・そのほかの自動車工学・力学のレベルの話になったら「お手上げ」ですので、このあたりでひとまず終わらせてください。

こんにちは


1/2mv2(最初)-1/2mv2(最後)=mμgSsinβ

sinβの出所はわかりませんが、これを取り除くと、ニュートンの運動方程式から導かれる基本公式です。仕事と運度エネルギーの関係と呼ばれていますかね。

力学 運動方程式 仕事 などで検索してみてください。 

ふつう高校程度の力学では、物体がざらざらした面をすべって、摩擦の力で速度がv(最初)からv(最後)になるとき、その摩擦力がした仕事が mμgS である、そしてこれが摩擦熱となって発散してしまう。というような考え方を学習し...続きを読む

Q自動車の制動時間・計算方法

自動車の制動時間とその計算方法を知りたく、投稿しました。例は以下の2つです。いずれも、一般的な条件下(急ブレーキではなく標準的なブレーキで、路面は水平、晴天。タイヤや地面の摩擦は考慮しません。減速度は、制動中は各々一定とします。)です。よろしくお願いします。

(1)制動初速時速50kmで、制動開始から22mで停止する。
(2)制動初速時速35kmで、制動開始から14mで停止する。

Aベストアンサー

条件が(1)、(2)だけなら、単純に、
t=2s/v0
t:制動時間
s:制動距離
v0初速
の計算だけでしょう。
(1)
v0=50[km/h]=50*1000/3600[m/s]=13.9[m/s]
s=22[m]
t=2*22/13.9=3.2[s]
(2)
(1)と同様計算。

なお、t=2s/v0の式は、
加速度のある

1.速度式、
v=v0+at
v:速度
a:加速度

2.移動距離
s=v0t+1/2・at^2

の2つの式で、v=0として導かれます。

計算結果を見ると、ほとんど急ブレーキに近いね。

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

Q車の制動距離と動摩擦力と静摩擦力

動摩擦力と静摩擦力とでは、静摩擦力の方が動摩擦力より
大きいことは明らかだと思います。
そうしますと、車の制動距離の場合、ブレーキを非常に強くかけて車のタイヤを完全にロックしますと、その場合には動摩擦力がかかり、
ブレーキ痕が道路に残ります。
しかし、ブレーキを非常に強くかけて車のタイヤを完全にロックしないで、その前で、適度なブレーキをかければ、静摩擦力がかかって、ブレーキ痕は残らないが、タイヤを完全にロックして動摩擦力を発生させる場合より、制動距離が短くなると思います。
通常の場合、タイヤを完全にロックした時の制動距離ばかり実験していますが、あれはおかしいと思います。
静摩擦力での制動距離と動摩擦力での制動距離は相当大きく違うと思いますが、どの程度違うのでしょうか。
ご存知の方教えて頂けないでしょうか。また、このような実験をした例をご存知のかた教えて頂けないでしょうか。

Aベストアンサー

最近の車はABS(アンチロックブレーキシステム)がついているため、ほとんどロックはしません。しかし、一瞬はロックしているので若干のタイヤ痕はつきます。一般的なドライバーはタイヤがロックする、きわどいところで制動力を掛けられないので、ABSを働かせたデータのほうが、現実的には正しいデータ(距離)と言えます。
仮にタイヤをまったくロックさせずに制動距離をみるテストがあれば、その数値は車の限界性能であって、その性能を限界まで使えるドライバーはいないに等しいと思う。そのため、現行のテストはこれでいいと思う。(どのドライバーでも出せるデータでないと意味がない)


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