Номер 18.11, страница 60 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 18. Сила трения и сила сопротивления движению. Глава 2. Движение и взаимодействие тел - номер 18.11, страница 60.

18.11 [410] Назовите одну-две детали велосипеда, изготовленные с учётом увеличения силы трения скольжения.

Решение

В конструкции велосипеда существует несколько деталей, которые спроектированы и изготовлены с целью увеличения силы трения скольжения для обеспечения безопасности и эффективности управления. Сила трения скольжения, возникающая при контакте двух поверхностей, зависит от коэффициента трения и силы нормальной реакции, согласно формуле $F_{тр} = \mu \cdot N$. Рассмотрим две основные детали, где это свойство используется целенаправленно.

1. Тормозные колодки

Тормозная система является наиболее очевидным примером использования силы трения скольжения. Тормозные колодки, являющиеся частью ободных или дисковых тормозов, прижимаются к движущейся поверхности — ободу колеса или тормозному ротору. В момент контакта возникает сила трения скольжения, которая противодействует движению колеса и преобразует кинетическую энергию велосипеда в тепловую энергию, что приводит к его замедлению и остановке.

Для максимизации тормозного эффекта конструкторы:

• Используют для колодок специальные композитные материалы (на основе резины, смол, с добавлением металлических или керамических частиц), обладающие высоким коэффициентом трения скольжения ($\mu$) при контакте со сталью или алюминием.
• Проектируют тормозные механизмы (рычаги, тросы, гидравлические системы) таким образом, чтобы они могли создавать значительную силу прижатия (нормальную силу $N$), увеличивая тем самым итоговую силу трения.

2. Покрышки (шины)

Сцепление колес с поверхностью дороги обеспечивается силой трения. Хотя при обычном движении без проскальзывания основную роль играет трение качения и трение покоя, в ситуациях торможения (особенно резкого) или при прохождении поворотов на высокой скорости возникает частичное или полное проскальзывание колеса. В этот момент именно сила трения скольжения определяет, насколько быстро велосипед сможет остановиться и насколько хорошо он будет удерживать траекторию.

Для увеличения силы трения скольжения покрышки изготавливают с учётом следующих факторов:

• Материал: резиновая смесь (компаунд), из которой сделана покрышка, подбирается для достижения максимального коэффициента трения на различных поверхностях (сухой и мокрый асфальт, грунт).
• Рисунок протектора: он не только улучшает сцепление с неровными и сыпучими поверхностями, но и эффективно отводит воду из пятна контакта на мокрой дороге. Это предотвращает возникновение водяного клина (аквапланирования) и обеспечивает прямой контакт резины с дорогой, сохраняя высокий коэффициент трения.

Другими примерами могут служить рукоятки руля (грипсы) и педали, поверхность которых делают рифленой или из материалов с высоким трением, чтобы предотвратить соскальзывание рук и ног.

Ответ: тормозные колодки и велосипедные покрышки.