Perché la tua auto ha una sospensione.

Le ruote di un'auto non sono fissate rigidamente al telaio. Piuttosto, sono fissati con molle e ammortizzatori che consentono alle ruote di muoversi in qualche modo rispetto al resto dell'auto. In generale questo è un fatto positivo, in quanto significa che quando le ruote superano un piccolo dosso o una buca nella strada, il telaio non deve necessariamente muoversi su e giù; e così tu, il passeggero, ottieni una guida più fluida. Ma se i dossi sono grandi e le velocità sono troppo alte, questo stesso effetto "levigante" significa che il telaio dell'auto può entrare in contatto con il fondo stradale.

Per quanto riguarda il motivo per cui si verifica questo effetto levigante: immagina di avere, su un tavolo, un blocco grande (che rappresenta l'auto), attaccato da una molla (la sospensione) a un blocco più piccolo (la ruota). il tavolo è molto liscio, in modo da poter ignorare l'attrito tra il tavolo ei blocchi più piccoli. Se tiri rapidamente il blocco piccolo & lontano dal blocco più grande, la molla si allunga molto e il blocco grande non si muove affatto: ha molta inerzia e quindi non può accelerare molto rapidamente. Questo è l'equivalente di superare un dosso o una buca ad alta velocità: la ruota si muove improvvisamente su o giù rispetto al telaio, ma il telaio non si muove su o giù di molto.

Ma se allontani lentamente il blocco piccolo dal blocco grande, il blocco grande seguirà il blocco piccolo, mentre la molla non si allunga molto.In questo caso, la bassa accelerazione della grande massa avviene in un tempo più lungo, e quindi può muoversi di più mentre la forza viene esercitata su di essa.Questo è l'equivalente di superare un dosso / buca a bassa velocità;poiché le ruote si muovono su o giù in modo relativamente lento, il telaio dell'auto le seguirà.Se si supera un dosso a bassa velocità, significa che il telaio seguirà le ruote (che seguono il manto stradale), invece di muoversi in qualcosa di simile a una linea retta e possibilmente colpire il manto stradale.

Penso che la fisica.SE meriti una risposta nella terminologia della fisica.

Cambio di direzione = accelerazione. L'accelerazione è causata dalla forza. La forza viene applicata attraverso la sospensione e la comprime.

Velocità maggiori portano a una maggiore accelerazione e una forza maggiore che a sua volta comprime maggiormente la molla.

Per essere un po 'più precisi, potremmo modellare la curva verso l'alto come composta da segmenti di arco. Significherebbe che nel segmento con raggio di curvatura $ r $ l'accelerazione è $ v ^ 2 / r $ span > e la forza è $ mv ^ 2 / r $ . Se supponiamo che la molla sia lineare, la compressione sarà uguale alla forza sulla costante della molla - $ \ frac {mv ^ 2} {rk} $ .

Disclaimer: la molla probabilmente non è lineare, dovrebbe diventare un polinomio di grado sempre più alto vicino agli estremi del suo range (cioè dovrebbe cercare di impedire a se stessa di comprimersi troppo). $ m $ non è la massa dell'auto ma qualcosa di simile alla porzione che poggia sull'asse in questione. Che dipende da molteplici fattori tra cui la curvatura della strada e l'accelerazione assoluta dell'auto. E $ r $ non è il raggio di curvatura della strada ma quello del corpo dell'auto. La sospensione è concepita esattamente per renderla inferiore alla curvatura della strada, attenuando i dossi.

Per evitare il problema, la tua auto deve essere sollevata sopra il dosso.Nel caso del movimento veloce, questo deve avvenire in un lasso di tempo più breve, quindi con un'accelerazione maggiore, quindi con una forza maggiore - e questa forza deve essere trasferita dal suolo tramite le ruote alla carrozzeria dell'auto.Tuttavia, la relazione di posizione tra i pneumatici e la carrozzeria dell'auto è regolata da molle e ammortizzatori, che sono compressi sotto forti forze.Inoltre, il fondo del tuo pneumatico potrebbe essere compresso per lo stesso motivo.Ne consegue che la carrozzeria dell'auto si avvicina al dosso di quanto farebbe al rallentatore.

Puoi evitare questo fenomeno sbarazzandoti di tutte le molle e degli ammortizzatori (e anche dei pneumatici ad aria) e sostituendoli con connessioni rigide.In tal caso, la carrozzeria dell'auto verrebbe accelerata all'improvviso con grande forza in corrispondenza dell'urto, probabilmente con conseguente guasto strutturale!C'è un motivo per cui questi elementi elastici sono integrati nella tua auto, dopotutto ...

Gli urti hanno un fattore tempo.Assorbiranno di più se il cambiamento è rapido.Questo è dovuto alla progettazione poiché il tuo corpo e la tua auto non vogliono un impatto rapido.

Credo che anche le molle abbiano un fattore tempo.

Colpire l'urto a una velocità maggiore provoca più forza sulla ruota e quindi più forza sulle molle / ammortizzatori che li fa comprimere maggiormente mentre la ruota si sposta sul lato anteriore dell'urto. Se il paraurti è abbastanza lontano davanti alla ruota, potrebbe liberare la parte superiore dell'urto, ma quando la ruota supera la parte superiore e inizia a tornare indietro sul retro, le molle non possono spingere il corpo e il paraurti indietro abbastanza velocemente da fornire la stessa differenza di altezza che c'era prima che l'urto venisse colpito. Pertanto, quando la ruota raggiunge la parte inferiore dell'urto sul retro, le molle / gli urti sono ancora un po 'compressi e ciò fa sì che il paraurti raschi il terreno oltre l'urto o la parte inferiore dell'auto dietro la ruota per raschiare la parte superiore dell'urto.

Inoltre, colpire l'urto produce sia una forza verticale che una forza orizzontale sulla ruota. Quella forza orizzontale è nella direzione opposta del movimento e rallenta la ruota e il telaio. Il corpo e il paraurti sono collegati al telaio tramite le molle e gli ammortizzatori e vogliono andare avanti grazie allo slancio. La quantità di moto è centrata nel centro di gravità del corpo / paraurti, forse a 2 piedi da terra mentre la forza sulla ruota è nella direzione opposta a livello del suolo. Ciò crea un "momento", o "coppia", che fa abbassare il corpo davanti in modo simile a come fa quando si preme il freno. Il paraurti è davanti e quindi si sposta maggiormente verso il basso quando l'auto si abbassa. Inoltre, alcune persone sbattono i freni contro un urto che si aggiunge all'effetto. Puoi vedere questo effetto sbattendo i freni a bassa velocità e guardando la parte anteriore dell'auto che si inclina verso il basso. Quindi rallenta prima di arrivare all'urto e poi rilascia i freni prima di arrivarci. Se stai andando troppo veloce quando arrivi al dosso, provare a rallentare probabilmente peggiorerà le cose.