Номер 35, страница 124, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава III. Движение и взаимодействие тел. Параграф 15. Силы трения - номер 35, страница 124.

Условие.

35. Почему на велосипеде трудно ехать по песку?

Решение.

Езда на велосипеде по песку затруднена из-за нескольких физических факторов, главным из которых является высокое давление, оказываемое колесами на сыпучую поверхность, что приводит к значительному увеличению силы сопротивления качению.

Основная причина кроется в понятии давления. Давление $\text{p}$ вычисляется как отношение силы $\text{F}$ к площади поверхности $\text{S}$, на которую эта сила действует: $p = F/S$. В данном случае сила $\text{F}$ — это суммарный вес велосипедиста и самого велосипеда. Шины обычного велосипеда достаточно узкие, поэтому площадь их контакта с поверхностью $\text{S}$ очень мала. Из-за этого даже небольшой вес создает на грунт очень высокое давление.

В отличие от твердой поверхности, такой как асфальт, которая практически не деформируется под колесами, песок является рыхлым и сыпучим материалом. Под воздействием высокого давления узкое колесо не может опереться на поверхность и начинает в нее проваливаться, или "вязнуть". В результате колесо постоянно находится в небольшой ямке, и для движения вперед ему необходимо непрерывно "выкатываться" из этой ямки, отталкивая и уплотняя песок перед собой. Этот процесс требует значительных затрат энергии, которые идут не на ускорение, а на преодоление сопротивления деформируемого грунта. Это и есть многократно возросшая сила сопротивления качению.

Таким образом, основная часть усилий велосипедиста тратится не на движение вперед, а на бесполезную работу по перемещению и уплотнению песка. Для сравнения, по твердой дороге колесо катится почти без потерь. Именно для решения этой проблемы были созданы велосипеды с очень широкими шинами (фэтбайки), которые за счет большой площади контакта с поверхностью создают низкое давление и не проваливаются в песок или снег.

Ответ: На велосипеде трудно ехать по песку, потому что его узкие шины создают высокое давление на поверхность. Из-за этого колеса глубоко проваливаются и вязнут в рыхлом песке. В результате большая часть энергии велосипедиста тратится не на движение вперед, а на преодоление огромной силы сопротивления качению, то есть на постоянное "выталкивание" колеса из образующейся перед ним ямки и на деформацию песка.