Номер 3, страница 117 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 36. Силы трения. Глава 3. Силы в механике - номер 3, страница 117.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Рельефный рисунок на автомобильных шинах, известный как протектор, выполняет несколько ключевых функций, которые напрямую влияют на безопасность, управляемость и комфорт при вождении. Его основная цель — создание и поддержание надежного сцепления колеса с дорожным покрытием в разнообразных условиях.

Хотя на идеально сухой и чистой гоночной трассе гладкая шина (слик) обеспечила бы максимальную площадь контакта и, как следствие, наибольшую силу трения, в реальной жизни дороги часто бывают мокрыми, грязными или покрытыми снегом. Сила трения, удерживающая автомобиль, описывается как $F_{тр} \le \mu N$, где $\mu$ — это коэффициент трения, а $N$ — сила нормальной реакции опоры. Задача протектора — обеспечить максимально возможный коэффициент трения в любых условиях.

Основные функции протектора включают в себя:

• Отвод воды и борьба с аквапланированием. Это важнейшая функция протектора, особенно при движении в дождь. Между шиной и мокрой дорогой образуется слой воды. Специальные канавки и прорези в рисунке протектора служат каналами для эффективного отвода этой воды из пятна контакта. Без этого шина может "всплыть" на водяной пленке, потеряв контакт с дорогой. Это явление, называемое аквапланированием, ведет к полной потере сцепления и управляемости.
• Улучшение сцепления на рыхлых и скользких поверхностях. На снегу, грязи или гравии протектор работает по принципу механического зацепления. Блоки и кромки протектора "вгрызаются" в мягкую поверхность, обеспечивая тягу и торможение там, где гладкая шина была бы беспомощна. Зимние шины имеют особенно глубокий и сложный рисунок с большим количеством мелких прорезей (ламелей), которые цепляются за лед и укатанный снег.
• Обеспечение управляемости и курсовой устойчивости. Конструкция протектора существенно влияет на поведение автомобиля. Например, жесткие плечевые блоки улучшают сцепление в поворотах, а продольные ребра помогают поддерживать прямолинейное движение на высокой скорости.
• Отвод тепла и снижение уровня шума. Протектор также помогает рассеивать тепло, которое образуется при трении шины о дорогу, предотвращая ее перегрев и преждевременный износ. Кроме того, производители разрабатывают рисунки протектора с переменным шагом блоков, чтобы снизить резонансный шум и сделать поездку более комфортной.

Таким образом, протектор является сложным компромиссом между сцеплением на сухой и мокрой дороге, проходимостью, износостойкостью, уровнем шума и комфортом.

Ответ: Рельефный рисунок (протектор) на автомобильных шинах делают в первую очередь для обеспечения безопасности путем создания надежного сцепления с дорогой. Его главные задачи: отводить воду из-под колеса для предотвращения аквапланирования на мокрой дороге и обеспечивать механическое зацепление на рыхлых поверхностях, таких как снег и грязь.