Dlaczego samochód wpada w poślizg i jak go uniknąć?

W największym skrócie - samochód wpada w poślizg, kiedy opony tracą przyczepność. A tracą ją, kiedy wymagamy od nich zbyt wiele w danym momencie. "Zbyt wiele" nie jest jednak stałym punktem, bo zależy od różnych czynników. 

Jakich dokładnie? Dlaczego w tych samych warunkach jeden kierowca pojedzie szybciej i nie straci przyczepności, a inny wpadnie w poślizg? Co robić, by wypracować sobie więcej przyczepności? O tym poniżej.

Lekcja fizyki

Całkowita przyczepność opony to jej zdolność do opierania się działającym na nią siłom. Jeśli siły te przekraczają całkowitą przyczepność, opona zacznie usuwać się w bok lub szybciej się obracać. Zależności pomiędzy tymi siłami a całkowitą przyczepnością opisuje wzór po prawej.

Przy czym Fw oznacza sumę sił działających na oponę wzdłużnie, a Fp oznacza sumę sił działających poprzecznie, takich jak siła odśrodkowa, która zależna jest też od prędkości i masy. To uproszczony model, który zakłada, że powierzchnia styku opony z asfaltem to punkt. Uproszczenie to nie jest jednak bezpodstawne, bo jak na rozmiary samochodu, suma powierzchni styku wszystkich czterech opon z asfaltem jest mniej więcej równa powierzchni kartki A4. W tej skali to prawie punkt. 

Przekształcając ten wzór, otrzymamy też równania na graniczne siły poprzeczne i wzdłużne, powyżej których opona przekroczy przyczepność całkowitą, a więc zacznie się ślizgać.

A co się stanie jeśli wzór na przyczepność całkowitą podniesiemy obustronnie do kwadratu? Maturzyści mają teraz szansę się wykazać – to wzór na wykres okręgu, w którym przyczepność całkowita to promień okręgu. Pole koła wewnątrz tego okręgu to cała nasza dostępna przyczepność, a wszystko poza linią wyznaczoną przez okrąg to poślizg.

Koło przyczepności opony

Choć powyższe równania mogą przywoływać lepsze lub gorsze wspomnienia z liceum, to jednak pozwalają doskonale zobrazować to, w jaki sposób należy prowadzić, by zachować kontrolę nad pojazdem.

To tak zwane koło przyczepności opony i bardzo często wykorzystuje się je właśnie w szkoleniu kierowców - jeśli nie na niższych etapach szkoleń, to już na pewno na szkoleniach z jazdy sportowej. 

Jak odnieść matematyczny wzór do rzeczywistości? Im mocniej wciskasz pedał gazu lub hamulca, tym większą siłę wzdłużną przykładasz. Jednocześnie, im mocniej skręcasz kierownicą, tym większą przykładasz siłę poprzeczną (pośrednio, przez zwiększenie siły odśrodkowej). 

To znaczy, że podczas maksymalnego przyspieszenia lub hamowania opona nie ma już "pojemności", by przejąć jeszcze skręcanie. Z kolei podczas maksymalnego skrętu przy stałej prędkości, opona nie ma już tej samej pojemności na wzięcie na siebie przyspieszania lub hamowania. Zaczyna się ślizgać. 

Tarcie w trakcie jazdy

Bardziej rozbudowane wzory nie pomogą nam w zrozumieniu istoty poślizgu, więc skupmy się tylko na zmiennych, które zwiększają lub zmniejszają całkowitą przyczepność, a więc też zmniejszają lub zwiększają promień koła przyczepności opony.

Pierwsza zmienna to współczynnik tarcia, który obrazuje warunki drogowe, czyli nawierzchnię. Na suchym asfalcie współczynnik ten jest największy, a na śniegu i lodzie najmniejszy, znacznie pomniejszając zakres, w którym możemy jednocześnie przyspieszać lub hamować i skręcać.

Współczynnik tarcia tocznego zależny jest też od siły nacisku, która zmienia się wraz z transferem masy samochodu:

• Podczas przyspieszania masa przesuwa się do tyłu, dociążając tylne koła i zwiększając dostępną na nich przyczepność, ale zmniejszając też dostępną przyczepność kół przednich. Samochód gorzej skręca, ale jeśli ma napęd na tył, to może mocniej przyspieszać.
• Podczas hamowania przednie koła są mocniej dociążone, a tylne odciążone. Samochód lepiej skręca, ale łatwiej o uślizg tylnej osi.
• Podczas skręcania opony po zewnętrznej stronie zakrętu mają więcej przyczepności niż te na wewnętrznej.

Im więcej masy spoczywa na osi, od której więcej aktualnie wymagamy, tym lepiej, ale jest granica - opony możemy też przeciążyć i przegrzać, czego następstwem będzie znów poślizg.

Nie zapominajmy też o roli samych opon. Na przyczepność ma wpływ mieszanka, rozmiar, ciśnienie, rzeźba bieżnika, temperatura opon i otoczenia, a także ustawienia zawieszenia.

Ostatnią zmienną, która nas interesuje, jest czas. Całkowita przyczepność stale się zmienia pod wpływem wszystkich działających na samochód sił.

Jak nie dopuścić do poślizgu?

Zbyt wiele danych do przetwarzania podczas jazdy? Spokojnie. Choć to wszystko brzmi skomplikowanie, to ma największe znaczenie, jeśli chcemy jechać maksymalnie szybko - na torze, na czas. Zarządzanie tymi wszystkimi zmiennymi pozwala wypracować sobie więcej przyczepności podczas jazdy na jej granicy i pojechać szybciej niż inni. Z punktu widzenia jazdy drogowej, wiedza o tym, ile mamy przyczepności i co możemy z nią zrobić, jest jednak również bardzo przydatna.

Na asfalcie, w granicach dopuszczalnych prędkości, od opon i nowoczesnych samochodów możemy wymagać całkiem sporo. Kiedy jednak spadnie deszcz, wyobrażając sobie koło przyczepności, wiemy już, że musimy płynnie operować gazem, hamulcem i kierownicą i sterować tak, jakby były połączone linką. Zwiększając kąt skrętu, zmniejszamy wychylenie pedału gazu lub hamulca i odwrotnie. Na śniegu granica przyczepności jest już zdecydowanie za blisko - i to wtedy trzeba najbardziej się przyłożyć do prowadzenia z myślą o kole przyczepności, by nie wpaść w poślizg.

Naszym najlepszym przyjacielem jest dostosowanie prędkości do warunków. W ten sposób znajdujemy się daleko od wartości granicznej na kole przyczepności opon i możemy w miarę swobodnie skręcać i hamować, nie ryzykując utratą przyczepności.

Choć można i trzeba trenować wychodzenie z poślizgu w Ośrodkach Doskonalenia Techniki Jazdy, skuteczne wyprowadzanie wymaga sporej praktyki. Każda sytuacja drogowa, w której musimy się w ten sposób ratować to też nasza porażka w zarządzaniu przyczepnością.

Pamiętajcie więc o tym, kiedy następnym razem wsiądziecie do samochodu, szczególnie w trudnych warunkach. Poślizg można wyprowadzić lub nie, ale jeśli się nie uda, skutki mogą być nawet tragiczne. To ryzyko jest znacznie mniejsze, jeśli do żadnego poślizgu po prostu nigdy nie dojdzie.