Fren Mesafesi ve Durma Mesafesi Nedir? Hız-Ağırlık Fren İlişkisi

Frenleme Mesafesi Nedir? Frenleme Gücü ve Motor Gücü

Fren mesafesi, sürücünün fren pedalına bastığı andan, aracın durduğu ana kadar alınan mesafedir.

Durma mesafesiyse, sürücü fren pedalına basana kadar geçen süre ve fren sisteminin tepki verme süresi ve aracın durma süresi boyunca alınan mesafedir. Bu durumda durma mesafesi, frenleme mesafesinden daha büyük olur.

Aracın fren (ve durma) mesafesine, lastik özelliği ve yol şartları etki eder; aşınmış kalitesiz lastik, ıslak-buzlu yol şartları vb. Konumuzla ilgili olarak ise fren mesafesine etki eden aracın kütlesi ve hızından söz edelim.

Aracın kütlesi arttıkça fren mesafesi aynı oranda artmaktadır.

Aracın hızının artmasıysa, fren mesafesini çok daha fazla arttırmaktadır. Yani aracın hızı 2 kat artarsa, frenleme mesafesi 4 kat artar.

Örneğin, 30km/h hızla giden bir araç 10 metre sonra duruyorsa,

aynı araç 60km/h hızla giderken frene basıldığında 40 metre sonra durabilir. Hız iki kat artmış, fakat durma mesafesi 4 kat artmıştır.

Bunun sebebi, aracın hareket enerjisinin formülünde saklıdır.

Hareket enerjisi K=1/2.m.v² formülüyle bulunur. Burada m kütle, V hızdır, görüldüğü gibi hareket enerjisi, kütleyle hızın karesinin çarpımının yarısına eşittir. Hız iki kat artarsa, enerji dört kat artar.

Araç Hızı ve Frenleme Mesafesi Arasındaki İlişki

Örnek:

Kinetik enerjinin hesaplanması (hareket enerjisinin hesaplanması)

1000kg’lık bir aracın 50km/h hızla giderkenki enerjisini bulalım. (hızı m/s olarak, 50km/h= 13,8m/s olarak alırız)

K= (1/2).m.v² -- > K= (1/2).1000kg.(13,8m/s)²

K= 95.220 jolue’lük bir enerji bulunur.

Yine 1000kg’lık bir aracın, bu defa hızını iki katına çıkarıp 100km/h hızla giderkenki enerjisini bulalım. (hızı m/s’ye çevirip, 100km/h = 27,7m/s olarak alırız)

K= (1/2).m.v² -- > K= (1/2).1000kg.(27,7m/s)²

K= 383.645 joule’lük bir enerji bulunur.

Örnekte görüldüğü hız 2 kat artınca, enerji 4 kat artmıştır.

Frenleme yapıldığında bu hareket enerjisi ısı enerjisine dönüştürüldüğünden, enerji 4 kat artınca, frenleme mesafesi de 4 kat artmaktadır. Örneğin 10 metrede durmak yerine 40 metrede durmaktadır.

Geniş Lastikler Frenleme Kuvvetini Arttırır mı?

 Frenleme kuvveti formülüne bakıldığında (Fs= μ . F_N), aynı araca daha genişlik yüzeyli lastikleri takmak, frenleme kuvvetini arttırmaz.

Fs= μ . F_N

Fs: Sürtünme (fren) kuvveti (aracı yavaşlatan kuvvet)

μ: Sürtünme katsayısı (yol ve lastik arasındaki) (mü diye okunur) (en önemli etkendir, sürtünme katsayısı sürtünen yüzeylerin (lastik-asfalt) yapısına-cinsine bağlıdır, yani yolun aslfat-çakıl-ıslak-karlı olmasına ve lastiğin kalitesine bağlıdır, yüzey genişliğine bağlı değildir.

F_N : Lastiğe etkiyen dikey kuvvet. (Normal kuvvet), bu kuvvet aracın her bir tekerleğine denk gelen ağırlıktır.

Geniş lastikli ve normal lastikli aynı aracın frenleme mesafesi aynıdır. Frenleme kuvveti yola, lastiğin temas yüzeyiyle aktarılır. Geniş yüzeyli lastiklerin temas yüzeyleri daha fazladır fakat bunun sürtünme katsayısına veya sürtünme (frenleme kuvvetine) bir etkisi yoktur.

Geniş lastiklerin yola temas yüzeyleri daha fazladır, daha geniş temas yüzeyi, birim alana düşen kuvvet miktarını yani lastiğin yola yaptığı basıncı azaltır. Bu durumda geniş lastiklerde daha az aşınma meydana gelir denebilir.