Научно - исследовательская работа на тему "Значимость математики для водителя транспортного средства"

Содержание

Введение 3

Роль математики в профессии водителя. 5

Принципы математики в автомобильной инженерии…………………………..7

Математические задачи по ПДД………………………………………………..10

Математика камер фиксации нарушений ПДД………………………………..21

Заключение 23

Список использованной литературы 24

Введение

Математика – это одна из немногих дисциплин, которая на протяжении веков успешно проникает во все сферы человеческой жизни. Она играет особенно важную роль в повседневной жизни каждого человека, включая и водителей. На первый взгляд, может показаться, что математика и вождение — две несовместимые вещи, но на самом деле они неразрывно связаны.

Первое, что приходит на ум, когда говорят о роли математики в водительском мастерстве, это вычисления, связанные с расчетом времени и скорости. Водитель должен уметь оценивать время, необходимое на переезд из одной точки в другую, чтобы точно планировать свои задачи и достигать поставленных целей. Кроме того, знание математики позволяет водителю управлять своей скоростью, различать расстояние и время, чтобы избежать аварий и создать безопасные условия на дороге.

Не менее важным аспектом является понимание механики движения автомобиля. Для водителя важно понимать, как работают основные системы, такие как тормоза, подвеска, рулевое управление и двигатель. Здесь математика помогает объяснить физические принципы, которые стоят за этими системами. Знание математики позволяет водителю рассчитывать оптимальные пути, выбирать дороги с наименьшим сопротивлением, экономить топливо и даже увеличить срок службы автомобиля.

В современном динамично развивающемся мире, трудно представить человека без автомобиля. Кто в детстве не мечтал стать водителем? Вот и мы в прошлом году отучились в автошколе и мечта детства сбылась – мы стали водителями, успешно сдав итоговые экзамены. А в этом году нам пришла идея изучить вопрос связи математики с вождением в целом. Исходя из вышесказанного, для работы была выбрана тема «Значимость математики для водителя транспортного средства».

Проблемой исследования стал поиск взаимосвязи математических методов, расчетов, применяемых в вопросе вождения и эксплуатации транспортного средства.

Основные цели данной работы – изучить, собрать и систематизировать материал о взаимосвязи математики с автомобильным делом.

Для достижения целей работы, решения поставленных задач были использованы следующие методы:

1. Анализ экзаменационных билетов по ПДД для приема экзаменов на право управления ТС на предмет применения математических расчетов и математических понятий.

2. Изучение технической литературы с целью поиска применения математических методов и расчетов в эксплуатации автомобилей.

3. Анализ аварийных ситуаций в Пензенской области.

В данной работе мы постараемся показать значимость математики не только для начинающих автолюбителей, но и в целом для водителей транспортного сектора. Рассмотреть разнообразие жизненных ситуаций и примеров, которые связаны с математикой.

Практическая часть.

В профессии водителя, математика играет важную роль, хотя кажется, что она не связана с автомобильным делом напрямую.

Необходимость в расчетах скорости и расстояния возникает каждый день для водителей. Понимание и применение математических концепций позволяют им быть более ответственными и безопасными на дороге, а также планировать свое время и путь наиболее эффективно.

Один из главных аспектов, где математика важна для водителя - расчет расхода топлива. Понимание, сколько литров бензина требуется на определенное расстояние, помогает планировать путешествия и эффективно приобретать топливо.

Для этого необходимо знать такие показатели, как средний расход топлива на 100 км и оставшееся количество топлива в баке. Зная эти данные, водитель может легко рассчитать, сколько осталось километров до следующей заправки и насколько хватит топлива в текущей ситуации.

Расчет расхода топлива также помогает водителю принимать решения относительно оптимальной скорости движения. Например, если у водителя есть информация о том, что при скорости 90 км/ч расход топлива будет ниже, чем при 120 км/ч, он может выбрать более экономичный режим движения.

На практике многие современные автомобили оснащены специальными компьютерами и датчиками, которые рассчитывают потребление топлива в реальном времени и предлагают оптимальную скорость для достижения максимальной экономии.

Еще одной областью, где математика играет важную роль, является расчет скорости, времени и расстояния. Понимание и применение математических концепций позволяют им быть более ответственными и безопасными на дороге, а также планировать свое время и путь наиболее эффективно. Водители часто сталкиваются с необходимостью рассчитывать сколько времени потребуется на путь от точки А до точки Б, особенно когда нужно уложиться в определенные сроки доставки.

Для этого водитель должен уметь оценить расстояние и затрачиваемое время на каждый участок пути. Затем используя эту информацию, он может составить план поездки и определить, в какое время нужно выезжать, чтобы прибыть вовремя.

Расчет тормозного пути

Один из способов использования математики для оценки безопасности — расчет тормозного пути автомобиля. Зная скорость движения и коэффициент трения дороги, можно рассчитать дистанцию, которая требуется для полной остановки автомобиля. Это позволяет водителю предугадывать возможные аварийные ситуации и поддерживать безопасное расстояние с впереди идущими автомобилями.

Оптимальные пути движения

Другим способом использования математики для повышения эффективности использования топлива является определение оптимальных маршрутов. Современная навигационная система может предоставить водителю несколько вариантов маршрутов с учетом трафика и дистанции. Анализ этих данных помогает выбрать наиболее экономичный путь, который позволит сэкономить топливо и время.

Дополнительно, с использованием математических моделей, можно учесть факторы, такие как объем транспортных потоков и тип дороги, которые также влияют на эффективность использования топлива. Это поможет водителю принять все необходимые меры для выбора оптимального маршрута и избежать ненужных затрат.

Оценка времени реакции

Еще один важный аспект безопасности дорожного движения — оценка времени реакции водителя. Математика позволяет оценить, какой промежуток времени требуется водителю на реакцию на опасность. Умение надежно оценивать время реакции позволяет водителям сделать правильные решения на дороге и избежать аварийных ситуаций.

Зависимость времени реакции водителя от возраста

Минимальное время простой реакции (реакция на заранее известный одиночный сигнал – на красный сигнал светофора)

18-22 года – 0,4-0,5 сек

22-45 лет – 0,5-0,7 сек

45-60 лет – 0,8 сек.

При сложной реакции (когда из нескольких вариантов действий или ответов надо выбрать какой-то один)

18-22 года – 1,05-1,96 сек

22-45 лет – 1,03-1,62 сек

45-60 лет – 1,58-2,61 сек

Зрение и скорость.

Известно, что зрительные восприятия дают водителю до 95% всей информации о дорожной обстановке. Но известно ли вам, что наше поле зрения резко сужается с увеличением скорости? Если в состоянии покоя оно составляет приблизительно 180 градусов, то при скорости 50 км/час – уже 105 градусов, а при 100 км/час – только 50 градусов.

Принципы математики в автомобильной инженерии

Математика играет непосредственную роль в различных аспектах автомобильной инженерии, позволяя разработчикам создавать безопасные и эффективные автомобили. Каждый блок указанной схемы связан с математикой.

Вот некоторые из основных принципов математики, которые применяются в автомобильной инженерии:

1. Геометрия и тригонометрия:

Геометрия и тригонометрия применяются для расчета формы и размеров автомобиля, определения оптимальной конфигурации кузова и двигателя. Также они помогают определить оптимальные углы поворота колес, что влияет на управляемость автомобиля.

2. Кинематика и динамика:

Эти математические принципы позволяют анализировать движение автомобиля, предсказывать его поведение в различных условиях и оптимизировать системы подвески и тормозов. Они также используются при разработке системы управления двигателем для достижения максимальной эффективности и безопасности.

3. Сопротивление движению и аэродинамика:

Математика позволяет инженерам моделировать и анализировать сопротивление движению автомобиля воздухом и другими факторами, такими как сцепление с дорогой. Это позволяет оптимизировать форму кузова и улучшить общую эффективность автомобиля.

4. Расчеты прочности и надежности:

Математические методы и модели применяются для определения оптимального распределения материалов и конструкции автомобиля, чтобы обеспечить его прочность и надежность. Они позволяют предсказывать допустимые нагрузки и испытывать автомобиль на прочность в различных условиях.

5. Электроника и вычислительные методы:

Вычислительная математика играет важную роль в автомобильной инженерии, позволяя разработчикам моделировать и анализировать сложные системы, такие как системы стабилизации и антиблокировочные тормоза. Она также применяется при разработке системы навигации и управления, обеспечивая точность и надежность данных.

Математические задачи по ПДД

Задача № 1.

Ширина улицы 15 м. Успеют ли пешеходы перейти ее, если зеленый сигнал светофора горит 26 сек, а скорость пешеходов не менее 3,6 км/час?

Задача № 2.

Успеет ли пешеход, скорость которого 5,4 км/час перейти дорогу шириной 12 м, если автомобиль, находящийся от него на расстоянии в 100 м, движется со скоростью 90 км/час.

Задача № 3.

Две машины движутся в попутном направлении. В первом случае 50 и 70 км/ч, во втором 70 и 90 км/ч. В каком случает на обгон потребуется больше расстояния?

Ответ: второй случай, т. к. за секунду они проходят большее расстояние, чем в первом случае.

Задачи в билетах по ПДД на знание скоростного режима.

Математика камер фиксации нарушений ПДД.

Ниже представлены 4 самых частых нарушения, которые допускают водители в России (по данным ГИБДД). Подавляющее количество фиксаций нарушений было совершено с помощью дорожных камер. На основе этих данных в 2023 году водители получили 183,5 млн (+14.2%) штрафов.
Виды нарушений ПДД, за которые чаще всего выписывали административные штрафы:
1. превышение установленной скорости движения (ст. 12.9 КоАП, штраф от 500 руб. до 5 тыс. руб.);
2. несоблюдение требований, предписанных дорожными знаками или разметкой проезжей части дороги (ст. 12.16 КоАП, штраф от 500 до 5000 руб. при фиксации камерами);
3. нарушение правил применения ремней безопасности или мотошлемов (ст. 12.6 КоАП, штраф 1000 руб.);

1. проезд на запрещающий сигнал светофора или на запрещающий жест регулировщика (ст. 12.12 КоАП, 1000-5000 руб. при фиксации камерами);

Остановимся на превышении скорости.

Данный тип нарушений фиксируется дорожными камерами следующих типов:

1. Камеры средней скорости.

В данном методе измерения скорости используются 2 камеры. Они расположены на разных участках дороги и не фиксируют скорость автомобиля в моменте, а измеряют промежуток времени за который было пройдено расстояние от одной камеры до другой. Если время меньше, чем то, за которое можно преодолеть данный участок на позволенной скорости, то автовладельцу автоматически приходит штраф. Главным преимуществом данного метода, является то, что он покрывает не конкретное место, а целую зону. Однако есть и значительный недостаток — если водитель превысит скорость, а потом поедет медленно, то нарушение не будет зафиксировано.

1. Камеры-радары мгновенной скорости.

Полицейский радар (доплеровский радар) излучает высокочастотный радиосигнал X-, K- или Ka -диапазона в направлении автомобиля. Частота отраженного сигнала изменяется пропорционально скорости перемещения автомобиля. Приняв отраженный сигнал радар измеряет отклонение частоты и вычисляет скорость машины в данный момент времени. Полученное значение скорости отображается на дисплее полицейского радара или передается на сервер, в случае, если полицейский радар стационарный.

При изучении темы «Производная и ее применение», в качестве задач, подводящих к изучению данной темы являются задачи на расчет мгновенной скорости материальной точки.

Со студентами колледжа был проведен опрос, согласно которому большинство респондентов назвали самый распространенный вид нарушений ПДД – это превышение скоростного режима.

Заключение.

В данной работе мы постарались показать значимость математики не только для начинающих автолюбителей, но и в целом для водителей транспортного сектора. Водители должны уметь анализировать и интерпретировать информацию, которую они получают на дороге. Например, расстояния между автомобилями, скорости движения и времени прибытия в пункт назначения — все эти факторы могут быть математически оценены и использованы для принятия правильных решений.

Кроме того, водители должны иметь возможность рассчитывать расходы на топливо и оптимизировать свои поездки. Зная примерное количество топлива, необходимого для достижения конкретного пункта назначения, и расстояние между заправками, водители могут сэкономить деньги и время, путем эффективного планирования своих остановок. Математические навыки могут быть полезными в различных ситуациях на дороге, таких как парковка или оценка пространства перед маневром. Водителям приходится оценивать расстояние до препятствий, ширина свободного пространства и угол поворота для успешного завершения маневра.

В целом, математические навыки являются неотъемлемой частью повседневной жизни водителей. Они помогают принимать обоснованные решения, экономить деньги и время, а также улучшать безопасность и комфорт на дорогах.

Список использованной литературы

1. М.С. Мовнин, А.Б. Израелит, А.Г. Рубашкин. Основы технической механики для автомехаников, 2005.

2. Прошин В.М. Электротехника, 2013.

3. https://obuchonok.ru/matematike

4. https://infourok.ru/Сервис https://гибдд.рф/check