А.О.ЕВГЕНЬЕВ, А.Б.РЫБАКОВ,
гимназия № 144, г. Санкт-Петербург

О коэффициенте трения и добросовестности исследователя

В № 20/05 опубликовано ученическое исследование «Зависимость тормозного пути и времени торможения школьного автомобиля-такси от скорости движения и массы». Нам представляется, что публикация – это публичная защита проекта. А при публичной защите необходимо участие оппонентов. Вот нам и хотелось бы выступить в роли оппонентов.

Мы вполне согласны с теми качественными выводами, которые сделали авторы (заметим только, что все они хорошо известны). Но всё, что относится к коэффициенту трения, порождает много недоумённых вопросов.

1. Авторы пишут, что они измеряли коэффициент трения резины об асфальт. О каком трении идёт речь? Говорить о трении скольжения резины об асфальт можно, если только происходит скольжение колеса по дороге, т.е. при торможении юзом (когда колёса заблокированы и не прокручиваются). Но авторы ничего не написали о том, какой режим торможения осуществлялся в их опытах: юзом или колёса при торможении вращались? По-видимому, происходило последнее, – тогда мы имеем дело с трением покоя. Но вести речь о коэффициенте трения можно только в том случае, когда сила трения покоя достигает своего максимального значения. Почему авторы думают, что дело обстояло именно так? В дорогих иномарках стоят электронные системы, которые позволяют тормозить без проскальзывания, используя максимальную силу трения покоя. На «Газели» таких систем, конечно, нет, и очень трудно предположить, что водитель может усилием ноги обеспечить столь сложный режим. Но что же тогда измеряется в этом эксперименте?

Бросается в глаза малое различие в результатах летних и зимних измерений тормозных путей – около 5% (?!). Любой автомобилист знает, как резко отличаются условия экстренного торможения на сухом асфальте и на снегу. Нам представляется, что авторы измеряют коэффициент трения не резины об асфальт, а тормозной колодки о тормозной диск колеса.

2. Оценка погрешности каждого измерения и окончательного результата – неотъемлемая часть любой экспериментальной работы. А мы видим, что эта часть вообще отсутствует. Заметим, что за годы преподавания физики и работы в науке нам не приходилось видеть, чтобы результаты столь сложного, многофакторного эксперимента с идеальной точностью укладывались на гладкую кривую.

Хотелось бы узнать о методике, с помощью которой авторам удавалось засекать моменты начала и конца торможения с точностью до тысячных (!) долей секунды (именно с такой точностью приведены данные в таблице). А какую измерительную систему они использовали? Понятно, что о простом секундомере речь идти не может. Как они учитывали время реакции экспериментаторов?

Ничего не сказано о том, как именно измерялась скорость автомашины. Наверное, по спидометру. Однако погрешность измерения скорости по спидометру автомобиля около 5 км/ч. У авторов же в таблице приведены значения скорости с четырьмя значащими цифрами! Знают ли авторы, что такое погрешность измерения?

В школьном курсе часто не обращают внимания на грамотную запись числовых значений физических величин. Но авторы проекта, работа над которым длилась полгода, должны были проработать этот вопрос. Мы же видим, что в таблице соседствуют числа 2 и 2,048! При грамотной записи число значащих цифр должно указывать на точность измерения.

3. У авторов везде получается, что тормозные пути и времена торможения гружёного и порожнего автомобилей различаются. Так почему же авторы считают, что коэффициенты трения в этих случаях одинаковы? Как же это удалось получить из формул, «написанных по учебнику»?

4. В работе отсутствует интерпретация, осмысление полученных результатов, их сравнение с результатами других авторов. А ведь даже обращение за консультацией к любому сотруднику ГИБДД на улице избавило бы от конфуза.

5. Один из нас провёл собственные опыты. Ввиду отсутствия «Газели» пришлось использовать автомобиль «Жигули» с зимней шипованной резиной. Погодные условия в Петербурге в конце зимы позволили найти и заснеженную дорогу, и свободный от снега асфальт (к сожалению, влажный). Машина разгонялась до скорости свыше 60 км/ч, коробка передач переводилась в нейтральное положение (таким образом исключалось дрожание стрелки спидометра и тем самым повышалась точность измерения скорости в начале торможения). В момент, когда спидометр показывал 60 км/ч, тормозная педаль вдавливалась до упора. После чего измерялся тормозной путь. По результатам многих измерений было получено: для влажного асфальта  = 0,83 ± 0,07, для заснеженной дороги  = 0,52 ± 0,09.

Заинтересовавшийся этими опытами сотрудник ГИБДД ознакомился с результатами и счёл их достаточно реалистичными. Но нам не хотелось бы преувеличивать значение этих опытов. Сила трения может зависеть от скорости, а это не учитывалось в расчёте.