Замінимо іномарки гужовим транспортом?

Наша стаття - реакція на публікацію "Кінські сили vs людське життя" (DT.UA, №47, 2017 р.) про дивну звичку українців убивати себе та інших на автомобільних шляхах.

Не будемо напускати туману й одразу ж запропонуємо відповідь: людина поступається коневі, коли виконує функції водія сучасного автомобіля на вузькій дорозі.

А тепер перейдемо до аналізу фактів, законів природи та певних ментальних і емоційних рис людини.

Перший факт - на автомобільних шляхах планети щодня гине від трьох до чотирьох тисяч осіб, що загалом за рік становить понад 1 млн. жертв.

Що стосується України з її неприпустимо малою кількістю народжень на рік - ледь більше 400 тис. немовлят, - ні розум, ні наукова логіка, ні якісь інші підходи не можуть виправдати щорічну цілком безглузду загибель 5-7 тис. осіб переважно активного віку (досить часто вони перебувають на вершині "акме" - максимуму своїх інтелектуальних і фізичних можливостей). Це просто грандіозна загальнонаціональна втрата, яка стає ще більшою, коли врахувати десятки тисяч поранених і великі втрати як людського, так і матеріального капіталу всієї нації.

Практично, щодня українське телебачення якось нейтрально і навіть байдуже повідомляє про нові випадки лобового зіткнення автомобілів і автобусів (значно рідше - вантажівок) на наших вузеньких дорогах. До речі, на дуже-дуже поганих дорогах, латаних та з вибоїнами, лобові зіткнення - велика рідкість). Диктори також забувають нагадати, що для уникнення таких безглуздих смертей є тільки один радикальний і цілком можливий засіб: познімати з автомобілів двигуни і впрягти коней.

Бо коні ніколи не рухатимуться назустріч одне одному для страшного зіткнення і "перемоги" над суперником… Саме тому для безпечного (для людини) використання гужового транспорту в усі часи й на всіх континентах вистачало дороги такої ширини, щоб могли роз'їхатися два вози чи брички. Лише в найбільших столицях кілька центральних вулиць були доволі широкими (але все ж вужчими від стадіонів для гонок на колісницях).

Біда наших сучасників полягає в тому, що абсолютна більшість автомобільних шляхів світу розрахована не на швидкісні автомобілі, а саме на різноманітні кінні екіпажі.

І на "менталітет" коней…

А ось повного переходу на дороги, розраховані на менталітет людей, не станеться, на жаль, навіть через десятки років. Враховуючи обсяг матеріальних і фінансових ресурсів, які необхідні для створення мереж автобанів без перетинів і без можливості для автомобілів "рухатися впоперек" після продірявлення колеса чи інших аварій, можна стверджувати, що найближчі покоління рухатимуться шляхами з ризиком щомиті втратити життя або здоров'я.

Чи є хоч якісь можливості й засоби для істотного зменшення - разів у 10 - кількості смертельних випадків на українських дорогах? Є.

Перший засіб - впровадити обмеження на швидкість пересування на всіх шляхах, де можливе лобове зіткнення, до такої межі, яка б гарантувала виживання людей (водіїв і пасажирів). Для цього досить замінити наявні двигуни на набагато менші. Виграш від цього подвійний: майже не стане смертельних випадків (поранення чи загибель людей траплятимуться лише внаслідок перекидання в яри чи ущелини), набагато зменшиться споживання пального. Невелика втрата - трохи більша тривалість руху з пункту А в пункт Б.

Другий засіб - формування в головах всіх учасників будь-яких рухів і транспортних потоків глибоких і по-справжньому сучасних знань про сили тертя та закони фізики. Курси фізики в середній і вищій школі не містять наукової інформації, необхідної для значного підвищення безпеки руху на дорогах. Фактично, учні й студенти в нашій освітній системі отримують "на все життя" два коротеньких твердження:

1) між колесами транспорту й опорою існує сила тертя Fт;

2) для обчислення сили тертя на горизонтальній дорозі необхідно перемножити вагу автомобіля mg на коефіцієнт тертя Кт (тобто Fт = Кт mg).

Розвиваючи ці два положення, підручники для старшої школи та вищих навчальних закладів зрідка вказують, що коефіцієнт тертя залежить від багатьох додаткових чинників:

- хімічного складу тих двох твердих тіл, що дотикаються;

- мікрохарактеристик їх поверхонь (висоти виступів і западин, наявності молекулярних забруднень, товщини оксидної плівки тощо);

- розміщення між цими поверхнями рідини (води, нафти, олії, мастила тощо) чи часточок іншої твердої речовини (кульок, твердих округлих зерен злаків, великого пилу чи дрібної гальки тощо).

- зовнішніх впливів (складу оточуючих газів та їх тиску, деформації поверхонь тіл у зоні дотику та ін.).

Цих чинників так багато, що немає й ніколи й не буде такої однієї формули, яка б давала змогу в усіх випадках життя обчислити значення коефіцієнта тертя і використовувати його під час керування автомобілем чи в решті ситуацій.

Перша, і дуже поширена, помилка щодо сили тертя - уявлення про неї як про гальмівний чинник, як про причинугальмування, а не прямолінійного чи колового руху автомобіля. Насправді ж сила тертя може створювати й негативні (при гальмуванні), і позитивні (під час розгону чи криволінійного руху) прискорення. Нерідко ці два прискорення існують одночасно. Наприклад, гальмування під час руху по дузі означає використання сили тертя для створення одразу двох прискорень - негативного і скерованого проти вектора швидкості, а також позитивного (доцентрового), що скероване перпендикулярно до швидкості у напрямку до центра дуги.

Увага! Якщо вся сила тертя використана для створення доцентрового прискорення, то найменша спроба загальмувати чи зменшити радіус дуги (наприклад, щоб уникнути перешкоди) призведе до проковзування, зменшення сили тертя і втрати керованості з багатьма негативними наслідками.

Інколи кажуть - "було перевищення швидкості". Насправді ж у цьому прикладі водій рухався за "всіма правилами" з "точно відповідною швидкістю". Він рухався, як рекомендують усі часописи для водіїв та інші видання. Єдина його помилка - скерування 100% спроможностей сили тертя на забезпечення "правильного" руху по колу. Він його спокійно й проїде, якщо не виникнуть непередбачені перешкоди, якщо поверхня шосе буде однорідною від початку і до кінця дуги, якщо не доведеться гальмувати чи обминати перешкоду тощо. Якщо ж такі непередбачені події стануться, то у водія не буде жодного "резерву сили тертя" на їх подолання або уникнення. Більшого чи меншого лиха не уникнути.

Та це на повороті…

Не менші небезпеки чигають на водія на прямолінійних ділянках автомобільних шляхів. Ось, для прикладу, випадок, що стався на початку 1980-х років. Якось один із авторів зустрів засмученого колегу. Причина суму була вагома: декілька місячних зарплат довелося витратити на ремонт улюбленої білої "Волги". Колега мав водійський досвід, викладав фізику в автодорожному інституті. Вогкого й вітряного дня він піднімався від Хрещатика вгору кам'янистою вулицею (нині - Грушевського) вздовж будинку уряду. Коли закінчилося прикриття від вітру з Дніпра і, можливо, якесь переднє колесо натрапило на трішки вищий камінь бруківки, виникла невелика бічна сила, яка почала зміщувати "Волгу" до краю дороги (у принципі, для цього було достатньо пориву вітру). Водій інтуїтивно відчув, що спроба хоч трішки загальмувати дасть аж надто погані наслідки і, з високою ймовірністю, призведе до лобового зіткнення чи вильоту на тротуар на чималій швидкості. Тому він доволі покірно продовжив рух і загальмував шляхом "бокового дотику" до ліхтарного стовпа.

Всі ці деталі пригоди засмучений власник "Волги" почув одразу ж після своєї вступної фрази "… перед аварією я піднімався вгору по Грушевського". Єдина неточність у передбаченні полягала в тому, що ремонтувати довелося весь правий бік "Волги", а не тільки передні двері. Однак, колега не зрозумів зміст словосполучення: "Оскільки всю силу тертя ти витратив на рух угору, то…".

Довелося пояснювати докладно й послідовно.

Річ у тому, що водій на слизькому схилі, хоч і рухався в межах дозволеного, обрав надто велику швидкість, тому всі 100% сили тертя витрачав саме на прямолінійний рух, на подолання скерованої вниз по схилу складової сили тяжіння і лобового опору повітря. Він не мав резерву - хоча б 3-5% сили тертя, - необхідного для миттєвого утворення сили опору бічному тиску вітру (чи дії згаданого вище камінця). Для бічних впливів його автомобіль був як човен на воді: навіть дуже мала сила в такому разі обов'язково почне зміщувати човен у напрямку скерування цієї сили. Після розмови пан доцент мусив визнати: хоча швидкість його руху була в межах дозволеної в місті, але в конкретних умовах вітряного дня і слизькуватого схилу біля Кабінету міністрів вона була неприпустимо небезпечною і призвела до пошкодження автомобіля.

Але у випадках руху автомобілів та інших транспортних засобів знання про тертя не редукуються до усвідомлення того очевидного для науковців факту, що завжди і в усіх умовах руху слід "залишати резерв сили тертя" на непередбачувані ситуації.

Для уникнення аварій слід пам'ятати ще один важливий факт: коефіцієнт тертя дуже залежить від того, з якою швидкістю зона дотику колеса до дороги рухається відносно покриття. На зупинці чи під час нормального руху без проковзування колісця швидкість становить 0 м/с, якщо ж водій із переляку на швидкості 72 км/год. заблокує всі колеса, то вона миттєво сягне 20 м/с. Тоді стаються аж дві великі біди:

1) водій повністю втрачає можливість керувати своєю "тачкою", адже вона просто ковзає по поверхні дороги, як крижинка на льоду;

2) сила тертя раптово зменшується на скількись-там відсотків (у середньому - на 15%), що відчутно подовжує гальмівний шлях (як мінімум - теж на 15%), з усіма очевидними негативними наслідками для автомобіля і перешкоди.

Для зменшення очевидної шкоди від таких "логічних дій" (намагання водія гальмувати якомога інтенсивніше) виробники сучасних автомобілів встановлюють антиблокувальний пристрій: незалежно від сили тиску на важіль гальмування, автоматика зробить так, що проковзування не виникне, водій не втратить управління, а сила тертя лишиться "силою тертя спокою" й не стане на всі 100% "силою тертя ковзання".

Можна лише подивуватися консерватизму безлічі людей, які на спідометрах бачать, де буде автомобіль через годину, й уявлення не мають (якщо ж мають - то дуже приблизне!), в якій точці опиниться машина через секунду.

Давно час наводити на спідометрах дві шкали:

1) велику й червону з показниками швидкості в метрах за секунду;

2) дрібненьку й невиразну, що вказує відстань, яку пройде автомобіль, коли цілу годину не змінюватиме швидкості.

Перша шкала дасть непогане уявлення про той простір, у межах якого водій нічого не встигне вчинити, враховуючи існування фізіологічно визначеного інтервалу реакції на непередбачувані події.

Ще краще - яскраво висвітлювати саме цю "мертву відстань". Якщо на червоній шкалі перед моментом виїзду на перехрестя світитиметься не "5 метрів", а "80 метрів", то - можливо - не цілком сп'янілий водій усе ж зменшить швидкість і не таранитиме бік службового автомобіля (міліції, швидкої допомоги, пожежної чи іншої), екіпаж якого часто повинен перетинати перехрестя на червоне світло.

Та ще більше аварій зі смертельними наслідками створюють ті водії, котрі рухаються по рівненькій прямій, але неширокій, дорозі, коли під час зустрічі між автомобілями лишається простір 1-2 метри (часто - ще менше). Навіть у разі дозволеної швидкості руху до
80 км/год відносна швидкість зустрічних машин становитиме вже 160 км/год, а на деформацію піде набагато більше кінетичної енергії, ніж у зіткненні "80-кілометрового" автомобіля з бетонною стіною. На практиці це означає гарантовану загибель, що й засвідчують в Україні кожного божого дня від 6-8 до 10-15 трагічних смертей водіїв.

Причин для зіткнення - безліч: від "полегшеного" тримання керма й невеликого зміщення у бік машини після наїзду на якусь невеличку перешкоду аж до пошкодження "безкамерних" шин, які бажано було б заборонити використовувати на українських "автобанах".

Лобові зіткнення дуже часто є наслідком емоційного бажання водія автомобіля обігнати на вузькій дорозі того, хто "ледь повзе" (зазвичай - вантажівку, що закриває горизонт і дає можливість бачити інші автомобілі, лише виїхавши на зустрічну смугу. Небезпека лобового зіткнення чигає на вузьких дорогах на водіїв і вночі, коли очі засліплюють зустрічні вогні й майже не видно стану дороги та великих вибоїн. Біда гарантована і в тому разі, коли під час руху "з вітерцем" уся сила тертя йде на подолання опорів і не залишається згаданого вище резерву для ліквідації інших впливів (бічного вітру, перекосу поверхні, різних умов тертя для лівих та правих коліс тощо).

У Києві, де багато крутих пагорбів і спусків, та на інших горбистих місцевостях упродовж року трапляються кілька неприємних днів, коли для уникнення неминучих негараздів краще залишити машину на стоянці й обережненько пересуватися пішки.

Імовірність і небезпека аварій справді можуть значно зменшитись, коли силу тертя вивчати у школі не 15 хвилин, а годинки три-чотири, підкріплюючи матеріал дуже актуальними обчислювальними задачами. Тему "Тертя і рух" не можна більше редукувати до абстрактних теорій, як це зроблено в сучасних книжках для учнів і студентів. Зміст навчання має скеровуватися на оснащення сучасними "корисними знаннями", на пояснення причин реальних нещасть і катастроф, які з такою невблаганністю щороку відбирають життя у тисяч наших молодих та енергійних співвітчизників.

Цих смертей стане набагато менше, якщо в поведінці на шосе люди наблизяться до ментальних показників коней…

P.S. Поєднання когнітології з фізіологією людини дало змогу виявити такий факт: уночі, в сутінках чи просто під час руху в осінньо-зимову негоду виникає величезне запізнення між отриманням зображення на сітківці очей водія та усвідомленням людським мозком того, що це зображення означає. Тому в розвинених державах Західної Європи значно зменшена відповідальність водіїв за зіткнення з людиною, яка в темному одязі і без ліхтаря ризикує вийти на дорогу метрів за 100-150 перед автомобілем.