Номер 28, страница 123, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава III. Движение и взаимодействие тел. Параграф 15. Силы трения - номер 28, страница 123.

Условие.

28. Почему автомобилисты предпочитают просёлочным дорогам асфальтовые?

Решение.

Решение

Предпочтение, отдаваемое автомобилистами асфальтовым дорогам по сравнению с просёлочными, обусловлено фундаментальными физическими причинами, в основном связанными с силой трения.

Ключевую роль играет сила трения качения. Просёлочная дорога обычно состоит из мягкого, деформируемого грунта или песка. При движении колесо автомобиля вдавливается в поверхность, образуя перед собой небольшой валик грунта, который необходимо постоянно преодолевать. Это создаёт значительное сопротивление движению. Физически это означает, что коэффициент трения качения для системы «колесо-грунт» велик.

Асфальтовое покрытие, в свою очередь, является твёрдым и относительно гладким. Деформация поверхности и шины при качении по асфальту минимальна, поэтому сила трения качения намного меньше. Например, коэффициент трения качения для автомобильной шины по асфальту составляет примерно $0.01-0.02$, в то время как по мягкому грунту он может достигать $0.2-0.3$.

Это различие в силе трения имеет несколько важных практических последствий:

1. Экономичность. Чтобы преодолевать меньшую силу трения на асфальте, двигателю автомобиля требуется совершать меньше работы. Это напрямую приводит к снижению расхода топлива.

2. Скорость. При одинаковой мощности двигателя на асфальте можно развить и поддерживать значительно более высокую скорость, чем на просёлочной дороге.

3. Комфорт и износ автомобиля. Гладкая поверхность асфальта обеспечивает плавное движение без тряски, что повышает комфорт для водителя и пассажиров. Отсутствие ям и неровностей, характерных для просёлочных дорог, также значительно снижает износ деталей подвески, шин и других узлов автомобиля.

4. Безопасность. Асфальт обеспечивает более высокий и, что важнее, более предсказуемый коэффициент сцепления шин с дорогой. Это критически важно для эффективного торможения, ускорения и сохранения управляемости в поворотах. Сцепление на просёлочной дороге нестабильно и сильно зависит от её состояния (сухая, пыльная, грязная), что повышает риск заноса и потери контроля над автомобилем.

Ответ: Автомобилисты предпочитают асфальтовые дороги просёлочным, потому что на твёрдой и гладкой асфальтовой поверхности сила трения качения значительно меньше. Это позволяет экономить топливо, двигаться с большей скоростью, обеспечивает высокий уровень комфорта и безопасности, а также продлевает срок службы автомобиля за счёт меньшего износа его частей.