Тяжелое впечатление все чаще остается после просмотра даже очень кратких сводок последних новостей. В отсутствие мировой конвенции «Об этике журналистики» представители данной профессии и руководители/владельцы СМИ считают своей самой радостной обязанностью информировать о наиболее печальном в как можно большем объеме и с жуткими изображениями. Практически никогда нет анализа причин событий и хотя бы минимальных дельных советов для всех других, способных услышать, понять, продумать и избежать несчастья. 

Эта статья задумана с целью уменьшить количество самых частых и нелепых катастроф и аварий на российских, украинских и любых других шоссе и проселках. 

Увы – чрезмерно значительная часть автомобильных катастроф происходит на узких шоссе, проложенных по линиям существования дорог для гужевого транспорта. Часто они окаймлены толстыми старыми деревьями, имеют узенькую обочину, переходящую в крутой склон и пр. При разборе ситуаций нередко констатируют, что видимость была отличной, повороты отсутствовали и не было необходимости обгонять идущий впереди более медленный транспорт. Тем не менее, трезвые водители врезались на чужой полосе во встречные машины или вообще пытались взобраться на толстенный ствол ближайших деревьев на обочине. 

Попробуем предложить читателям научное объяснение этих «непонятных» ситуаций и, очень хотелось бы надеяться, спасти пару-тройку жизней. 

Главный тезис можно сформулировать так: человек намного глупее лошади, когда выполняет функции водителя современного автомобиля, находясь на узкой дороге, которая с самого своего создания и в течение тысячелетий была рассчитана на ум и возможности лошадей, а не людей. 

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

Первый факт – ежедневная гибель на автомобильных дорогах планеты от четырех до пяти тысяч лиц, что в целом за год дает в сумме заметно больше 1 млн. жертв. При всей грандиозности этого показателя, он все же не может существенным образом затормозить темп роста всего населения планеты.

Но это для всей Земли, а вот для Украины с ее недопустимо малыми ежегодными объемами рождений – едва больше 400 тыс. грудничков, – ни научная логика, ни какие-то другие подходы не могут оправдать ежегодную совершенно бессмысленную гибель 5-7 тыс. лиц преимущественно активного возраста (довольно часто они находятся на вершине «акме» – максимума своих интеллектуальных и физических возможностей). 

Это просто грандиозная общенациональная утрата, которая становится еще большей, если учесть десятки тысяч раненых и большие потери как человеческого, так и материального капитала всей нации. Жаль, что очень талантливые телережиссеры и не менее профессиональные журналисты информируют не об этом уничтожении граждан Украины, а устраивают на многих телеканалах «петушиные потасовки» при участии микроскопической группки «политиков» со специфическими личностными чертами, которые имели большой общественный и военный спрос в давнопрошедших веках, но должны быть забытыми и заклейменными в ХХІ веке. 

Но эту «дополнительную» тему развивать не будем, оставив для другой статьи с рабочим названием «Результаты действий говорливых павианов в некоторых парламентах». 

Практически ежедневно украинское телевидение как-то «нейтрально» и даже безразлично сообщает об очередных случаях лобового столкновения автомобилей и автобусов (значительно реже – грузовиков) на наших узеньких дорогах, которые, к сожалению, все чаще ухудшаются от умножения холмиков и ямочек (впрочем, на рекордно плохих дорогах с огромными ямами лобовые столкновения – большая редкость). Досадно, что не делают ударение на том, в какое количество семей пришло непоправимое горе, сколько людей еще долго не сможет нормально работать, радоваться жизни и успешно воспитывать молодежь. 

Дикторы также забывают напомнить о том, что для избежания подобных бессмысленных смертей есть только одно радикальное и вполне возможное средство – снять с автомобилей двигатели и впрячь лошадей.

Люди перестанут гибнуть, так как лошади никогда не будут двигаться навстречу друг другу для страшного столкновенья 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 на ней могли разъехаться два телеги или брички. Лишь в наибольших столицах несколько центральных улиц были довольно широкими (но все же поуже стадионов для гонок на колесницах). 

Несчастье наших современников заключается в том, что абсолютное большинство автомобильных путей мира рассчитаны не на скоростные автомобили, а именно на разнообразные конные экипажи.

И на «менталитет лошадей»...

А вот полного перехода на дороги, рассчитанные на менталитет людей, не произойдет, к сожалению, даже через десятки лет. Учитывая объем тех материальных и финансовых ресурсов, которые необходимы для создания сетей «автобанов» без пересечений и с полным исключением для автомобилей даже малейшей возможности «движения поперек» после повреждения колеса или других причин, можно утверждать, что ближайшие поколения будут двигаться по дорогам с риском в каждый миг потерять жизнь или здоровье. 

Но имеет ли автор какие-то положительные предложения? Существуют ли какие-либо возможности для существенного уменьшения – раз в десять – количества смертельных случаев на украинских дорогах?

Они существуют. 

И их довольно много! 

Первое средство – ввести ограничение на скорость передвижения по всем дорогам, где существует возможность для лобового столкновения, до такой границы, которая бы гарантировала выживание всех людей в обоих автомобилях. Для этого достаточно заменить имеющиеся двигатели на маломощные. Выигрыш от этого двойной: почти исчезнут смертельные случаи (гибель и увечья будут лишь от падений в овраги или ущелья), намного уменьшится потребление горючего. Небольшая потеря – чуть большая продолжительность движения из пункта А в пункт Б. 

Второе средство – формирование в мозгах всех участников любых движений и «транспортных потоков» глубоких и по-настоящему современных знаний о силах трения и законах физики. Имеющиеся курсы физики в средней и высшей школе не содержат необходимой для значительного повышения безопасности движения на дорогах научной информации. Фактически, ученики и студенты в нашей образовательный системе получают «на всю жизнь» два коротеньких утверждения: 

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

2) для вычисления силы трения на горизонтальной дороге необходимо перемножить вес автомобиля mg на коэффициент трения К_тр (т.е. F_тр = К_тр mg). 

В развитие этих двух положений учебники для старшей школы и высших учебных заведений изредка указывают, что коэффициент трения зависят от многих дополнительных факторов: 

- химического состава тех двух твердых тел, которые соприкасаются на шоссе; 

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

- расположения между этими поверхностями жидкости (воды, нефти, масла, бензина и т.п.) или частичек другого твердого вещества (шариков, твердых округлых зерен злаков, мелкой гальки и т.п.). 

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

Количество подобных факторов столь велико, что нет (возможно – никогда и не будет) такой одной формулы, которая бы позволяла во всех случаях жизни вычислить значение коэффициента трения и использовать его во время управления автомобилем или во всех других ситуациях. 

Но на практике даже идеальная формула имела бы ограниченную полезность хотя бы потому, что дороги на разных участках имеют разные свойства, которые часто изменяются или вследствие осадков (снег, как известно, уменьшает коэффициент трения больше, чем обычные для нас дожди), или через загрязнение поверхности нефтепродуктами, рассыпанным гравием, угольной крошкой или зерном, или из каких-то других причин. 

Намного полезнее иметь более полные представления о силе трения и о ее реальных возможностях обеспечить управляемость автомобиля и движение вдоль той линии, которую мысленно определил для себя водитель. 

Первая – и очень распространенная ошибка относительно силы трения – представление о ней как о «тормозящем факторе», как о причине торможения, а не прямолинейного или кругового движения автомобиля. На самом же деле сила трения может создавать и отрицательные (при торможении), и положительные (во время разгона или криволинейного движения) ускорения. 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 в направлении к центру дуги. 

Внимание! Если вся сила трения использована для создания центростремительного ускорения, то наименьшая попытка затормозить или уменьшить радиус дуги (например – для избежания препятствия) приведет к проскальзыванию, уменьшению силы трения и потере управляемости с множеством разнообразных отрицательных последствий. 

Иногда говорят – «было превышение скорости». На самом же деле в данном примере водитель двигался по «всем правилам» с «точно соответствующей скоростью». Он двигался, как рекомендует русскоязычный журнал «За рулем» и множество других изданий. 

Единственная его ошибка – направление 100% способностей силы трения на обеспечение «правильного» движения по окружности (по дуге). Он ее 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 др. Если же подобные непредвиденные события произойдут, то у водителя не будет ни малейшего «резерва силы трения» на их преодоление или избежание угрозы. Большее или меньшее несчастье произойдет обязательно. 

И это на повороте...

Не меньшие опасности ждут на водителя на прямолинейных участках автомобильных путей. Вот пример начала 1980-х годов, когда хорошо знакомый автору человек вынужден был израсходовать приблизительно четыре свои месячные зарплаты на ремонт повреждений любимой белой «Волги». Водитель уже имел необходимый опыт, вдобавок, излагал курс общей физики в одном из специализированных киевских технических высших учебных заведений (следовательно, рассказывал студентам о силах трения). В сырой и ветреный дtym он поднимался от Крещатика вверх по каменистой улице (ныне – Грушевского) вдоль дома Кабинета Министров. Когда закончилось прикрытие от ветра со стороны Днепра или, возможно, какое-то переднее колесо натолкнулось на чуточку более высокий камень мостовой, возникла небольшая боковая сила, которая начала смещать «Волгу» к краю дороги (в принципе, для этого было достаточно порыва ветра). Мой знакомый интуитивно ощутил, что попытка хоть чуточку затормозить даст слишком плохие последствия и с высокой вероятностью приведет к лобовому столкновения или вылету на тротуар на приличной скорости. Поэтому он довольно покорно продолжил движение и затормозил путем «бокового прикосновения» к фонарному столбу. 

Весь этот сценарий в расширенном варианте знакомый услышал от меня сразу же после своей вступительной фразы «…перед аварией я поднимался вверх по Грушевского». Единственная неточность в моем предсказании заключалась в том, что ремонтировать пришлось всю правую сторону «Волги», а не одну переднюю дверь. Он не понял только следующее словосочетание: «Поскольку всю силу трения ты израсходовал на движение вверх, то...». 

Пришлось объяснять детально и последовательно. 

Все дело было в том, что мой знакомый избрал чрезмерно большую скорость движения вверх (хотя она была меньше разрешенной для дорог Киева!) по довольно скользкой прямоугольной брусчатке. Поэтому все 100% силы трения тратил именно на прямолинейное движение, на преодоление направленной вниз по склону составляющей силы тяготения и силы лобового сопротивления воздуха. Он не имел резерва – хотя бы 3-5% силы трения, – необходимого для мгновенного образования силы сопротивления боковому давлению ветра (или действию упомянутого выше камешка). Для боковых влияний его автомобиль был подобен лодке на воде – даже очень малая сила в этом случае обязательно вызовет начало смещения лодки в сторону ориентации этой силы. 

После разговора господин доцент был вынужден признать: хотя скорость его движения была ниже разрешенной в городе, но в конкретных условиях ветреного дня и довольно скользкого покрытия из шлифованных шинами камней склона возле Кабинета Министров она была недопустимо опасной и привела к повреждению автомобиля. 

Но для реальной жизни знания «про трение» не редуцируются к осознанию того очевидного для ученых факта, что во всех случаях и условиях движения нужно «оставлять резерв силы трения» на непредусмотренные случаи. 

Еще один важный для предсказания и избежания аварий факт состоит в том, что коэффициент трения очень зависит от того, с какой скоростью V зона прикосновения колеса к дороге движется относительно покрытия. Основные черты этой зависимости указаны в виде характерного графика, приведенного на рисунке 1. 

Рис. 1. Зависимость силы сухого трения двух тел от относительной скорости V перемещения одного тела (шины) по поверхности другого (покрытия шоссе)

    На остановке или во время нормального движения без проскальзывания колес эта скорость составляет 0 м/с, поэтому значение силы трения покоя может варьировать в пределах интервала  0 – точка 1. Если же водитель из испуга на скорости 72 км/ч. заблокирует все колеса, то относительная скорость мгновенно станет 20 м/с, а трение покоя будет замещено трением скольжения. Тогда происходит сразу два больших несчастья: 

1) водитель полностью теряет возможность управления своей «тачкой», ведь она просто скользит по поверхности дороги, как камешек по льду;

2) сила трения внезапно уменьшается от максимального значения при покое (точка 1 на рисунке) на несколько процентов (в среднем – на 15%) – точки 2 и 3 при медленном и сравнительно быстром скольжении. Это чувствительно увеличивает тормозной путь (как минимум – тоже на 15%) со всеми неминуемыми отрицательными последствиями для автомобиля и препятствия 

Для уменьшения очевидного вреда от подобных «логичных действий» (старания водителя тормозить по возможности «интенсивнее» путем максимального нажатия на педаль) производители современных автомобилей устанавливают «антиблокировочное устройство»: независимо от силы давления на рычаг торможения автоматика сделает так, что проскальзывание не возникнет, водитель не потеряет управления, а сила трения останется «силой трения покоя» и не станет на все 100% «силой трения скольжения». 

Мы в своем анализе темы «движение и трение» существенным образом приблизились к концу изложения. Осталось в очередной раз поудивляться консерватизму множества людей, которые на спидометрах видят, где будет автомобиль через час, но и представления не имеют (если же имеют – то очень приблизительное!), в какой точке окажется машина через секунду. 

Странный консерватизм, ставший тождественным тривиальной глупости.

Давно пора применять на спидометрах две шкалы: 

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

2) маленькую и невыразительную, которая указывает то расстояние, которое пройдет автомобиль, если целый час не будет изменять скорость. 

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

Еще лучше – ярко освещать именно это «мертвое расстояние». Если на красной шкале перед моментом выезда на перекресток будет ярко светиться не «5 метров», а «80 метров», то – возможно – не полностью пьяный или просто ошалевший от других причин (среди оных одна из наиболее опасных – радость от наличия справа от себя привлекательной красотки) водитель все же уменьшит скорость и не будет таранить бок служебного автомобиля (милиции, скорой помощи, пожарной или другой), экипаж которого часто просто обязан пересекать перекресток на красный свет... 

Но еще больше аварий со смертельными последствиями создают те водители, которые движутся по ровненькой прямой дороге небольшой ширины, 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 при столкновении «80-километрового» автомобиля с бетонной стеной. На практике это означает гарантированную смерть, что и удостоверяют в Украине каждого божьего дня от 6-8 до 10-15 водителей. 

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

Лобовые столкновения чрезвычайно часто являются следствием эмоционального желания водителя быстрого автомобиля обогнать на узкой дороге того, «кто едва ползет» (как правило – грузовик, который закрывает горизонт и дает возможность видеть другие автомобили лишь с началом движения по «встречной» полосе, когда спасти может лишь пилотское кресло из сверхзвукового истребителя, которое выбрасывает человека метров на 200 вверх и открывает здоровенный парашют...).

Опасность лобового столкновения велика на узких дорогах и днем, когда видно далеко, и ночью, когда слепят встречные огни и почти не видно состояния дороги и больших колдобин. Несчастье гарантировано и без встречных машин в том случае, когда во время движения «с ветерком» вся сила трения идет на преодоление сопротивлений. Движение с максимально достижимой в данных условиях скоростью – удивительно надежный и беспроигрышный способ оказаться на небесах и проходить райско-адское чистилище. В этой безрассудной ситуации вся сила трения уходит на обеспечение рекордной скорости, а поэтому начисто отсутствует упомянутый выше резерв для ликвидации любых других влияний (бокового ветра, перекоса поверхности, разных условий трения для левых и правых колес и т.п.). 

В Киеве и других «холмистых» городах и местностях в течение года случаются несколько таких неприятных дней, когда для избежания неминуемых неурядиц лучше оставить машину на стоянке и осторожненько передвигаться пешком короткими «китайскими» шажками. Для уменьшения количества повреждений конечностей в гололедных условиях крайне желательно еще в школе самым детальным образом растолковать детям понятие «угла трения» и опасность резких поворотов на 90⁰ без предварительной остановки. 

Вероятность и опасность ранений и аварий может и в самом деле значительно уменьшиться в том случае, когда силу трения изучать в школе не 15 минут, а часика три-четыре, решая пару десятков качественных и графических заданий и подкрепляя все это очень актуальными вычислительными задачами. Тему «Трение и движение» нельзя больше редуцировать к абстрактным теориям, как это сделано в современных книгах для учеников и студентов. Содержание обучения «для всех» нужно направить на предоставление современных «полезных знаний», на объяснение причин реальных несчастий и катастроф, которые с такой неумолимостью каждый год отбирают жизнь у тысяч наших молодых и энергичных соотечественников. 

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

__________________________

© Корсак Константин Витальевич