Почему при вращении колес с определенной скоростью они вращаются в обратном направлении?

Оптическая иллюзия вращения автомобильных колес.

Иногда во время движения автомобиля создается ощущение, что колеса находятся в неподвижном состоянии или даже вращаются в обратную сторону. Почему так происходит? Давайте разберемся в принципах красивой оптической иллюзии, которую мы часто видим на дороге.

Мы наверняка не раз видели на дороге, по телевизору, в Интернете как колеса автомобиля вращаются вопреки законам физики. То есть колеса вращаются в обратную сторону, несмотря на движение машины в другую сторону. Возможно, эта иллюзия озадачила вас. Самое удивительное, что когда автомобиль трогается с места, сначала вращение колес может казаться нормальным и естественным. То есть вращение колес происходит в правильном направлении. Однако, как только вращение колес достигает определенной скорости, спицы, лучи колесных дисков иногда начинают двигаться в другую сторону или даже перестают вращаться. Что же происходит?

Эта иллюзия демонстрирует, как работает наша функция зрения и как мозг может интерпретировать и обрабатывать информацию, получаемую с органов зрения. Наши глаза способны работать на частоте 200 кадров в секунду при обработке нормального статичного изображения. Но когда дело доходит до фиксации и обнаружения движения, то согласно исследованиям установлено, что зрительная система человека может обнаруживать изменение в движении (например вращение колеса) только со скоростью 13 кадров в секунду.

Хотя, как мы уже сказали, наши глаза и мозг могут обрабатывать информацию с большей частотой кадров. Но информацию о движении объекта мозг может обрабатывать только со скоростью 10-15 кадров в секунду. Хотя установлено что эта скорость обработки информации нашим мозгом с органов зрения может быть увеличена с помощью специальных тренировок.

И так давайте на примере вращения колеса подробнее узнаем, как работает наше зрение и как обрабатывает информацию наш мозг. Предположим, что автомобильное колесо имеет четыре спицы или четыре луча колесного диска, расположенные под углом 90 градусов друг к другу. Представим, что один луч повернут на 12 часов (если представить колесный диск в виде циферблата часов). Теперь представим вращение колеса по часовой стрелке.

Если колесо на небольшой скорости будет двигаться вперед, то луч, расположенный на положении 12 часов переместиться на положение 2 часа. В этом положении наш мозг будет обрабатывать информацию, полученную от органов зрения как отдельный кадр. В этом случае мы будем видеть не отдельные кадры, а непрерывную картинку движения колеса в обычную сторону при движении автомобиля вперед.

Однако если колесо будет вращаться с большой скоростью, то наш мозг будет не успевать обрабатывать каждый кадр получаемой информации о вращении колесного диска. То есть, интервал вращения спиц или лучей колесного диска, расположенных под углом 90 градусов будут попадать на три, шесть, девять и 12 часов в тот момент, когда наш мозг не будет успевать обрабатывать предыдущие кадры. В итоге при определенной скорости вращения колес нам может показаться, что колесные диски остановились, несмотря на движение машины.

То есть, наш мозг, запомнив первоначальное положение колесных спиц или лучей из-за низкой скорости обработки информации (в среднем 13 кадров в секунду), не успевая обрабатывать каждый кадр, будет думать, что колесо стоит на месте.

При увеличении скорости вращения колес, начинает появляться обратный эффект неэффективности обработки визуальной информации нашим мозгом, который заключается в том, что нашему мозгу будет казаться, что центральная спица или луч колесного диска, расположенный ранее на положении 12 часов, после каждого круга вращения будет смещаться против часовой стрелки на 1 час назад, то есть на 11 часов. В итоге после обработки информации наш мозг будет ошибочно думать, что колесо вращается в обратном направлении.

Вот почему, несмотря на движение вперед, наш мозг будет интерпретировать движение колес на определенной скорости в обратную сторону. Все дело в нехватке скорости обработки зрительной информации.

То же самое происходит и при просмотре видео по телевизору или в Интернете, на котором снято движение автомобиля со скоростью 50 кадров в секунду. В идеале мы видим правильное вращение колес на таком видеоролике при скорости полного оборота вращения колеса меньше 1/50 в секунду. Как только скорость вращения колеса сравняется со скоростью работы камеры или станет выше, то камера снимающая ролик будет не успевать фиксировать полное вращение колесных спиц и лучей и нам будет казаться, либо что вращение колеса прекратилось, либо колесо, несмотря на движение машины вперед, начало вращаться в обратную сторону.

Также аналогичный эффект вы можете увидеть при работающих лопастях вертолета или при движении пропеллеров авиадвигателей.

4 мифа о крутящем моменте

1. Чтобы тянуть тяжелый вес, вам нужен двигатель с высоким крутящим моментом.
Это неправда, чтобы тянуть тяжелый вес, вам нужно ускорить эту дополнительную массу, чтобы ускорить массу, вам нужна энергия. Мощность дает вам больше энергии в единицу времени, поэтому, чем больше мощность, тем быстрее вы можете ускорить эту дополнительную массу. На самом деле вам даже не нужна сила, чтобы тянуть тяжелые вещи, вам просто нужны низкие передачи, чтобы начать и больше времени для ускорения.

2. Чтобы идти в гору, вам нужен двигатель с высоким крутящим моментом.
Это не так, как прежде, чем тянуть массу в гору, вам нужна энергия. Например, 1500-килограммовой машине, которая движется вверх на 100м, нужно 1500кг * 100м = 1 500 000 Джоулей. Автомобиль мощностью 150 кВт, 1500 кг сможет двигаться на 100 м за 10 секунд, крутящий момент двигателя не имеет значения. (1.5 мДж / 150 кВт = 10 сек.)

3. Крутящий момент — это сила, а сила — ускорение, поэтому больший крутящий момент = большее ускорение.
Это неверно. Да, сила = ускорение, но крутящий момент не та сила, которую мы ищем. В автомобиле важна сила, толкающая автомобиль в основании колеса. Это правда, что сила на колесе зависит от крутящего момента на колесе (и радиуса колеса), который зависит от крутящего момента на дифференциале, который зависит от крутящего момента на коробке передач, а затем и от двигателя. Больше всего не замечают, что крутящий момент на колесе зависит также от текущей скорости автомобиля. Если ваша машина движется быстрее, вам нужно переключиться на более высокую передачу, чтобы предотвратить повышение оборотов двигателя и еще дальше от точки максимальной мощности. При переключении передач крутящий момент на колесе будет уменьшаться из-за нового более высокого передаточного числа. В любом случае пиковый крутящий момент на колесе всегда достигается путем поддержания двигателя в точке пиковой мощности.

4. Крутящий момент — это то, что вдавливает вас в сиденье автомобиля.
Не правда. Это вызвано ускорением или силой в основании колеса.

Более подробно о крутящем моменте можно прочитать здесь .

Поставишь большие колеса – потеряешь динамику. Как делать правильно

Красивые и крупные колеса смотрятся очень эффектно и существенно улучшают внешний вид автомобиля. Однако если на транспортном средстве изначально были установлены колесные диски на 16 или 17 дюймов, а вы решили установить диски, размером 19 или 20 дюймов – это окажет заметное влияние на динамику машины!

Вроде бы, получается красиво, но автомобиль едет заметно хуже, чем с родными колесами, и автолюбители, у которых машина такой же модели или моделей со сходными характеристиками будут вас все время обгонять. Что думаю реально унижает, не так ли? 🙂

Сегодня расскажу о том, почему так происходит, и что можно сделать, чтобы после установки крупных дисков авто разгонялось так же быстро, как до замены.

О конструкционных особенностях автомобиля

Естественно, возникает вопрос – а почему многие современные автомобили, такие, как Porsche Cayenne и прочие прекрасно ездят и на дисках 20-21 дюймов? Дело в том, что при проектировке автомобиля конструкторы рассчитывают мощность, которая необходима для проворачивания такого крупного колеса .

Высота колеса – величина статичная

А вот почему происходит ухудшение характеристик автомобиля при увеличении размера дисков. Возьмем колесо с диском на 17 дюймов, типоразмер резины, установленной на диск — 235/55. Все эти параметры рассчитывались конструкторами дисков таким образом, чтобы автомобиль хорошо разгонялся и нормально катился, а также расход топлива и прочие характеристики были оптимальными – именно с такой резиной.

Однако производители допускают и небольшие отклонения, например, можно вместо диска на 16 дюймов спокойно поставить диски на 17 дюймов (или, наоборот, меньше), и ничего страшного, в принципе, не произойдет, если общая высота колеса будет компенсирована за счет размеров резины . Высота колеса всегда должна оставаться статичной, такой, которая указана производителем в технических характеристиках автомобиля, это, пожалуй, главное, что нужно запомнить любому автолюбителю относительно выбора колес.

Например, есть два колеса, одно – с диском на 17 дюймов (типоразмер — 235/55), второе – с диском на 20 дюймов, но резина здесь типоразмера 275/40. В последнем случае присутствует ошибка, так как этому диску соответствует резина 255/35, тогда высота резины с 20-м диском будет равна высоте первого колеса.

Окружность колеса должна быть одинаковой, и в этом случае динамические характеристики авто не будут ухудшаться!

Дополнительный фактор: вес колеса влияет на динамику

Нужно разобрать еще один фактор, который влияет на динамические характеристики автомобиля – это пятно контакта . При установке более широкого колеса транспортное средство становится более устойчивым, но двигателю гораздо сложнее прокручивать такое колесо. Поэтому более широкие колеса, например, от 275 и шире, подходят, скорее, для автомобилей, мощностью более 200-250 л.с.

Кроме того, нужно учитывать и вес колеса . Например, колесо с резиной 235/55 (диск 17 дюймов) весит примерно 9-10 кг., а колесо с резиной 275/40 (20 дюймов) весит уже целых 22,5 кг., а каждый килограмм неподрессоренной массы на колесе равен 4 лишним килограммам веса в салоне автомобиля . То есть, увеличение массы колес на 50 кг равно увеличению веса в салоне на 200 кг, что существенно сказывается на динамике авто.

Собственно, можно выбирать любые колеса, в зависимости от предпочтений владельца транспортного средства, просто нужно помнить о том, что отклонения от параметров, установленных конструкторами, влияет на динамику автомобиля. Поэтому при покупке, нужно думать в первую очередь о характеристиках, а не красоте. Как правильно выбирать резину читайте вот в этой статье .

Если информация была полезной для вас – ЖМИТЕ ПАЛЕЦ ВВЕРХ, ДЕЛИТЕСЬ и ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ !

Почему, когда авто едет вперед, нам кажется, что его колеса крутятся назад

А действительно, почему? И как вообще это возможно? И сталкивались ли лично вы с таким эффектом?

Кстати говоря, данное явление можно увидеть не всегда, а только когда машина едет очень быстро. Пока она катится медленно, мы видим, что ее колеса крутятся по направлению движения авто. Во время разгона в какой-то момент нам начинает казаться, что диски остановились, замерли. А при еще большем разгоне мы к своему удивлению наблюдаем, как колеса машины начинают крутиться в противоположную сторону.

Это иллюзия, оптический обман, называемый в физике стробоскопическим эффектом (искажением восприятия двигающихся объектов). То есть мы видим то, чего нет. Или видим не так. Как это получается?

Наше зрение воспринимает информацию не непрерывно, а покадрово. Вдобавок свет, который кажется нам постоянным, на самом деле мерцает. Когда объект движется слишком быстро, мы видим его положение попеременно в разных точках, и когда мы видим его все время в одной и той же области, нам кажется, что объект неподвижен.

Например, глядя на крутящееся колесо, мы реагируем на движение спиц диска. Пока колесо крутится медленно, наш глаз в состоянии регистрировать движение спицы, отклонение ее положения на определенный угол. Поэтому мы видим, что колесо вращается по направлению движения машины. Это не обязательно должна быть та же самая спица, просто частота вращения колеса такова, что оказавшаяся в нужном месте спица находится под небольшим углом (по направлению движения) к предыдущему состоянию.

Но в какой-то момент скорость автомобиля становится достаточно большой, а частота вращения увеличивается до такой степени, что в момент регистрации глазом колеса какая-то из спиц все время занимает одно и то же положение. И у нас создается впечатление, что колесо не крутится, хотя машина едет.

Как только частота возрастает еще больше, создается эффект «недокрученного колеса». Глаз замечает спицу диска в «отстающем» положении. Вот и получаем: машина движется вперед, но нам кажется, что ее колеса крутятся назад.

Это явление можно наблюдать как при дневном свете, там и при искусственном уличном освещении. И даже темной ночью. Главное, чтобы движущееся колесо хоть как-то подсвечивалось, потому что стробоскопический эффект – это искажение восприятия ОСВЕЩЕННЫХ движущихся объектов. Кстати, в объективе видеокамеры этот эффект тоже никуда не пропадает. Крутящиеся в обратную сторону колеса можно увидеть как своими глазами, так и на видеозаписи.

Почему иногда кажется, что колеса быстро едущей вперед машины крутятся назад?

23 мая 2011 года

Это результат стробоскопического эффекта

Возникает он вследствие инерции зрения: в сознании наблюдателя зрительный образ сохраняется некоторое время после того, как вызвавшая его картина исчезает. Чаще всего иллюзию неподвижных колес стремительно несущегося авто можно видеть в кино. Мы засекаем вращение колеса по движению наиболее заметных его деталей, прежде всего спиц (или их рельефной имитации на автомобильных колпаках). Кинолента запечатлевает действительность лишь в отдельные моменты, и при стандартной скорости на ней получается 24 изображения в секунду. Если в промежутке между кадрами колеса делают один или несколько полных оборотов, то стороннему наблюдателю будет казаться, что они стоят на месте. Если колеса будут делать чуть больше, чем один или несколько полных оборотов, то будет казаться, что они вращаются, но медленнее, чем движется автомобиль. Возможен и третий вариант: если колеса немного недотягивают до целого числа полных оборотов, то спицы «сдвигаются назад» и кажется, что колеса вращаются в обратном направлении. В реальной жизни это явление чаще всего можно наблюдать на вечерней улице, освещенной фонарями, имеющими низкочастотную пульсацию. Наш глаз фиксирует «кадр» только во время светового импульса.