Заменим иномарки гужевым транспортом?

Наша статья - реакция на публикацию "Лошадиные силы vs человеческая жизнь" (ZN.UA, №47, 2017 г.) о странной привычке украинцев убивать себя и других на автомобильных дорогах.

Не будем наводить туман и сразу же предложим ответ: человек уступает лошади, когда выполняет функции водителя современного автомобиля на узкой дороге.

А теперь перейдем к анализу фактов, законов природы и определенных ментальных и эмоциональных черт человека.

Первый факт - на автомобильных дорогах планеты ежедневно гибнет от 3 до 4 тыс. чел., что в целом за год составляет свыше 1 млн жертв.

Что касается Украины с ее низким количеством рождений в год - чуть больше 400 тыс. грудничков, - ни разум, ни научная логика, ни какие-либо другие подходы не могут оправдать ежегодную совершенно бессмысленную гибель 5-7 тыс. чел. преимущественно активного возраста (довольно часто они находятся на вершине "акме" - максимума своих интеллектуальных и физических возможностей). Это просто грандиозная общенациональная потеря, которая становится еще большей, если учесть десятки тысяч раненых и большие потери как человеческого, так и материального капитала всей нации.

Практически каждый день украинское телевидение как-то нейтрально и даже безразлично сообщает о новых случаях лобового столкновения автомобилей и автобусов (значительно реже - грузовиков) на наших узеньких дорогах. Кстати, на очень-очень плохих дорогах, латанных и с колдобинами, лобовые столкновения - большая редкость). Дикторы также забывают напомнить, что во избежание таких бессмысленных смертей есть только одно радикальное и вполне возможное средство: снять с автомобилей двигатели и впрячь лошадей.

Ведь лошади никогда не будут двигаться навстречу друг другу для столкновения и "победы" над соперником… Именно поэтому для безопасного (для человека) использования гужевого транспорта во все времена и на всех континентах хватало дороги такой ширины, чтобы могли разъехаться две телеги или брички. Только в самых больших столицах несколько центральных улиц были довольно широкими (но все-таки уже стадионов для гонок на колесницах).

Беда наших современников заключается в том, что абсолютное большинство автомобильных дорог мира рассчитаны не на скоростные автомобили, а именно на разные конные экипажи.

И на "менталитет" коней…

А вот полный переход на дороги, рассчитанные на менталитет людей, не произойдет, к сожалению, даже через десятки лет. Учитывая объем материальных и финансовых ресурсов, необходимых для создания сетей автобанов без пересечений и без возможности для автомобилей "двигаться поперек" после прокола колеса или других аварий, можно утверждать, что ближайшие поколения будут ездить по дорогам с риском ежесекундно потерять жизнь или здоровье.

Существуют ли хоть какие-то возможности и средства для значительного уменьшения - раз в десять - количества смертельных случаев на украинских дорогах? Да, существуют.

Первое средство - внедрить ограничение на скорость передвижения на всех путях, где возможно лобовое столкновение, к такому пределу, который гарантировал бы выживание людей (водителей и пассажиров). Для этого достаточно заменить имеющиеся двигатели намного меньшими. Выигрыш от этого двойной: почти не будет смертельных случаев (ранения или гибель людей будут происходить только в том случае, если авто перевернулось в овраг или сорвалось в ущелье), намного уменьшится потребление горючего. Небольшая потеря - немного большая продолжительность движения из пункта А в пункт Б.

Второе средство - формирование в главах всех участников любых движений и транспортных потоков глубоких и по-настоящему современных знаний о силах трения и законах физики. Курсы физики в средней и высшей школе не содержат научной информации, необходимой для значительного повышения безопасности движения на дорогах. Фактически учащиеся и студенты в нашей образовательной системе получают "на всю жизнь" два коротеньких утверждения:

1) между колесами транспорта и опорой существует сила трения Fт;

2) для вычисления силы трения на горизонтальной дороге необходимо умножить вес автомобиля mg на коэффициент трения Кт (т.е. Fт = Кт mg).

Развивая эти два положения, учебники для старшей школы и высших учебных заведений изредка указывают, что коэффициент трения зависит от многих дополнительных факторов:

- химического состава двух касающихся твердых тел;

- микрохарактеристик их поверхностей (высоты выступов и впадин, наличия молекулярных загрязнений, толщины оксидной пленки и т.п.);

- размещения между этими поверхностями жидкости (воды, нефти, масла, смазки и т.п.) или долек другого твердого вещества (шариков, твердых округлых зерен злаков, крупной пыли или мелкой гальки и т.п.).

- внешних влияний (состава окружающих газов и их давления, деформации поверхностей тел в зоне прикосновения и др.).

Этих факторов так много, что нет, да и никогда не будет такой одной формулы, которая бы давала возможность во всех случаях жизни вычислить значение коэффициента трения и использовать его во время управления автомобилем или в остальных ситуациях.

Первая, и очень распространенная, ошибка относительно силы трения - представление о ней как о тормозном факторе, как о причине торможения, а не прямолинейного или кругового движения автомобиля. На самом же деле сила трения может создавать и отрицательное (при торможении), и положительное (во время разгона или криволинейного движения) ускорение. Нередко эти два ускорения существуют одновременно. Например, торможение во время движения по дуге означает использование силы трения для создания сразу двух ускорений - отрицательного и направленного против вектора скорости, а также положительного (центростремительного), направленного перпендикулярно к скорости по направлению к центру дуги.

Внимание! Если вся сила трения использована для создания центростремительного ускорения, то малейшая попытка затормозить или уменьшить радиус дуги (например, во избежание препятствия) приведет к проскальзыванию, уменьшению силы трения и потере управляемости с многими негативными последствиями.

Иногда говорят - "было превышение скорости". На самом же деле в этом примере водитель двигался по "всем правилам" с "точно соответствующей скоростью". Он двигался, как рекомендуют все журналы для водителей и другие издания. Единственная его ошибка - направление 100% способностей силы трения на обеспечение "правильного" движения по кругу. Он его спокойно и проедет, если не возникнут непредвиденные препятствия, если поверхность шоссе будет однородной от начала и до конца дуги, если не придется тормозить или объезжать препятствие и т.п. Если же такие непредвиденные события произойдут, то у водителя не будет никакого "резерва силы трения", чтобы их преодолеть или избежать. Большей или меньшей беды не миновать.

И это на повороте…

Не меньшие опасности подстерегают водителя на прямолинейных участках автомобильных дорог. Вот, для примера, случай, произошедший в начале 1980-х. Как-то один из авторов этой статьи встретил огорченного коллегу. Причина печали была весомая: несколько месячных зарплат пришлось потратить на ремонт любимой белой "Волги". У коллеги был водительский опыт, он преподавал физику в автодорожном институте. В сырой и ветреный день он поднимался от Крещатика вверх по брусчатой улице (ныне - Грушевского) вдоль дома правительства. Когда закончилось прикрытие от ветра с Днепра и, возможно, переднее колесо натолкнулось на чуть выступавший камень мостовой, возникла небольшая боковая сила, которая начала смещать "Волгу" к краю дороги (в принципе, для этого было достаточно порыва ветра). Водитель интуитивно почувствовал, что попытка хоть немного затормозить приведет к слишком плохим последствиям и, с высокой вероятностью, - к лобовому столкновению или вылету на тротуар на большой скорости. Поэтому он покорно продолжил движение и затормозил путем "бокового касания" к фонарному столбу.

Все эти детали приключения огорченный собственник "Волги" услышалсразу же после своей вступительной фразы: "… перед аварией я поднимался вверх по Грушевского". Единственная неточность в предположении заключалась в том, что ремонтировать пришлось весь правый бок "Волги", а не только передние двери. Однако коллега не понял содержания словосочетания: "Поскольку всю силу трения ты потратил на движение вверх, то…".

Пришлось объяснять подробно и последовательно.

Дело в том, что водитель на скользком склоне, хотя и двигался в пределах разрешенного, избрал слишком большую скорость, поэтому все 100% силы трения тратил именно на прямолинейное движение, на преодоление направленной вниз по склону составляющей силы тяготения и лобового сопротивления воздуха. У него не было резерва - хотя бы 3-5% силы трения, - необходимого для мгновенного образования силы сопротивления боковому давлению ветра (или действия упомянутого выше камешка). Для боковых влияний его автомобиль был, как лодка на воде: даже очень малая сила в таком случае обязательно начнет смещать лодку в направлении направленности этой силы. После разговора г-ну доценту пришлось признать: хотя скорость его движения была в пределах разрешенной в городе, но в конкретных условиях ветреного дня и немного скользкого склона возле Кабинета министров она была недопустимо опасной и привела к повреждению автомобиля.

Но в случаях движения автомобилей и других транспортных средств знания о трении не редуцируются к осознанию того очевидного для ученых факта, что всегда и во всех условиях движения нужно "оставлять резерв силы трения" на непредсказуемые ситуации.

Во избежание аварий нужно помнить еще один важный факт: коэффициент трения очень зависит от того, с какой скоростью зона прикосновения колеса к дороге движется относительно покрытия. На остановке или во время нормального движения без проскальзывания колес эта скорость составляет 0 м/с; если же водитель от испуга на скорости 72 км/ч заблокирует все колеса, то она мгновенно достигнет 20 м/с. Тогда случаются две большие беды:

1) водитель полностью теряет возможность управлять своей "тачкой", поскольку она просто скользит по поверхности дороги, как льдинка на льду;

2) сила трения внезапно уменьшается на сколько-то там процентов (в среднем - на 15%), что ощутимо удлиняет тормозной путь (как минимум - тоже на 15%), со всеми очевидными негативными последствиями для автомобиля и препятствия.

Для уменьшения очевидного вреда от таких "логических действий" (попытки водителя тормозить как можно интенсивнее) производители современных автомобилей устанавливают антиблокировочное устройство: независимо от силы давления на рычаг торможения, автоматика сделает так, что проскальзывания не возникнет, водитель не потеряет управления, а сила трения останется "силой трения покоя" и не станет на все 100% "силой трения скольжения".

Можно только удивиться консерватизму множества людей, которые на спидометрах видят, где будет автомобиль через час, и представления не имеют (если же имеют, то очень приблизительное!), в какой точке окажется машина через секунду.

Давно пора наводить на спидометрах две шкалы:

1) большую и красную - с показателями скорости в метрах за секунду;

2) мелкую и невыразительную, указывающую расстояние, которое пройдет автомобиль, если целый час не будет менять скорость.

Первая шкала даст неплохое представление о том пространстве, в пределах которого водитель ничего не успеет предпринять, учитывая существование физиологически определенного интервала реакции на непредсказуемые события.

Еще лучше - ярко освещать именно это "мертвое расстояние". Если на красной шкале перед моментом выезда на перекресток будет светиться не "5 метров", а "80 метров", то - возможно - не вполне опьяневший водитель все же уменьшит скорость и не будет таранить бок служебного автомобиля (милиции, скорой помощи, пожарной или другой), экипаж которого часто должен пересекать перекресток на красный свет.

Но еще больше аварий со смертельными последствиями создают водители, которые двигаются по ровненькой прямой, но неширокой, дороге, когда во время встречи между автомобилями остается пространство 1-2 метра (часто - еще меньше). Даже в случае разрешенной скорости движения до 80 км/ч относительная скорость встречных машин будет составлять уже 160 км/ч, а на деформацию пойдет намного больше кинетической энергии, чем в столкновении "80-километрового" автомобиля с бетонной стеной. На практике это означает гарантированную гибель, что и подтверждают в Украине каждый божий день от 6-8 до 10-15 трагических смертей водителей.

Причин для столкновения - множество: от "облегченного" держания руля и небольшого смещения в сторону машины после наезда на какое-то небольшое препятствие вплоть до повреждения "бескамерных" шин, которые желательно было бы запретить использовать на украинских "автобанах".

Лобовые столкновения зачастую являются следствием эмоционального желания водителя автомобиля обогнать на узкой дороге того, кто "еле ползет". (Обычно это грузовик, который закрывает горизонт, при этом увидеть другие автомобили можно лишь выехав на встречную полосу). Опасность лобового столкновения подстерегает на узких дорогах водителей и ночью, когда глаза заслепляют встречные огни и почти не видно состояния дороги и больших ухабов. Беда гарантирована и в том случае, когда во время движения "с ветерком" вся сила трения идет на преодоление сопротивления, и не остается упомянутого выше резерва для ликвидации других влияний (бокового ветра, перекоса поверхности, разных условий трения для левых и правых колес и т.п.).

В Киеве, где много крутых холмов и спусков, и на других бугристых местностях в течение года случается несколько неприятных дней, когда во избежание неминуемых неприятностей лучше оставить машину на стоянке и аккуратненько передвигаться пешком.

Вероятность и опасность аварий действительно могут значительно уменьшиться, если силу трения изучать в школе не 15 минут, а часа три-четыре, подкрепляя материал очень актуальными вычислительными задачами. Тему "Трение и движение" нельзя больше редуцировать к абстрактным теориям, как это сделано в современных книжках для учащихся и студентов. Содержание обучения должно быть направлено на оснащение современными "полезными знаниями", на объяснение причин реальных несчастий и катастроф, которые с такой неумолимостью ежегодно отнимают жизнь у тысяч наших молодых и энергичных соотечественников.

Этих смертей станет намного меньше, если в поведении на шоссе люди приблизятся к ментальным показателям лошадей…

P.S. Объединение когнитологии с физиологией человека дало возможность выявить следующий факт: ночью, в сумерках или просто во время движения в осенне-зимнюю непогоду возникает огромное опоздание между получением изображения на сетчатке глаз водителя и осознанием человеческим мозгом того, что это изображение означает. Поэтому в развитых государствах Западной Европы значительно уменьшена ответственность водителей за столкновение с человеком, который в темной одежде и без фонаря рискует выйти на дорогу метров за 100-150 перед автомобилем.