Номер 3, страница 81 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Вопросы. Параграф 12. Сложение поступательного и вращательного движений. Плоское движение. Мгновенная ось вращения. Глава 2. Кинематика твёрдого тела. Механика - номер 3, страница 81.

Условие.

3. Опишите три варианта движения колеса по дороге.

Решение.

Решение

Движение колеса по дороге можно разделить на три основных варианта, которые зависят от соотношения между линейной скоростью центра колеса $v$ и его угловой скоростью $\omega$.

1. Качение без проскальзывания

Это идеальный случай качения, при котором точка обода колеса, соприкасающаяся с дорогой, в каждый момент времени неподвижна относительно дороги. Это означает, что нет проскальзывания между колесом и поверхностью. Линейная скорость центра колеса $v$ связана с его угловой скоростью $\omega$ и радиусом $R$ соотношением $v = \omega R$. Сила сцепления в этом случае — это сила трения покоя. Этот режим является основным для автомобиля при нормальных условиях движения (равномерное движение, плавный разгон и торможение), так как обеспечивает максимальное сцепление с дорогой.

Ответ: Качение без проскальзывания — это движение, при котором выполняется условие $v = \omega R$, и точка контакта колеса с дорогой неподвижна относительно дороги.

2. Качение с проскальзыванием (пробуксовка)

Этот режим возникает, когда колесо вращается быстрее, чем перемещается поступательно. В этом случае скорость точки обода, касающейся дороги, направлена против движения центра колеса. Условие для такого движения: $v < \omega R$. Пробуксовка характерна для ситуаций, когда к колесу приложен избыточный крутящий момент, например, при резком старте, особенно на скользкой поверхности (лед, грязь). Сила трения, действующая на колесо, является силой трения скольжения и направлена вперед, разгоняя автомобиль.

Ответ: Качение с проскальзыванием (пробуксовка) — это движение, при котором колесо вращается быстрее, чем перемещается, что описывается условием $v < \omega R$.

3. Скольжение (юз)

Скольжение или движение юзом происходит, когда поступательная скорость колеса превосходит скорость, обусловленную его вращением. Условие для этого режима: $v > \omega R$. Частный случай, который чаще всего имеется в виду под этим термином, — это движение заблокированного колеса при экстренном торможении. В этом случае колесо перестает вращаться ($\omega = 0$), но автомобиль продолжает двигаться вперед по инерции. Колесо скользит по дороге, и на него действует сила трения скольжения, направленная против движения и замедляющая автомобиль.

Ответ: Скольжение (юз) — это движение, при котором поступательная скорость колеса больше, чем требуется для качения без проскальзывания ($v > \omega R$), вплоть до полной блокировки колеса, когда оно скользит, не вращаясь ($\omega = 0$).