Номер 18.2, 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 18.2, страница 60.

18.2 [401] Зачем зимой задние колёса некоторых грузовых автомобилей перевязывают цепями?

18.2 [401]

Решение

Зимой дорожное покрытие часто бывает скользким из-за снега или льда. Сила трения сцепления, которая позволяет колёсам отталкиваться от дороги и приводить автомобиль в движение, прямо пропорциональна коэффициенту трения между поверхностями. Эта сила описывается формулой: $F_{тр} = \mu N$, где $\mu$ — это коэффициент трения, а $N$ — сила нормальной реакции опоры (в случае горизонтальной поверхности равная силе тяжести).

У резины автомобильных шин коэффициент трения о лёд очень мал. В результате максимальная сила трения становится недостаточной, чтобы предотвратить проскальзывание. Это особенно проявляется при старте с места, при движении на подъем или при торможении. Ведущие колёса (у большинства грузовиков — задние) начинают буксовать, и автомобиль теряет сцепление с дорогой и управляемость.

Чтобы решить эту проблему, на ведущие колёса надевают металлические цепи противоскольжения. Это делается для увеличения силы трения двумя основными способами:

1. Увеличение коэффициента трения. Металлические звенья цепей обеспечивают лучшее сцепление со льдом и снегом, чем гладкая резина. Коэффициент трения $\mu$ для пары "металл-лёд" выше, чем для пары "резина-лёд".

2. Увеличение давления на поверхность. Вес, приходящийся на колесо, распределяется не по всей площади пятна контакта шины, а только по небольшой площади звеньев цепи, касающихся дороги. Из-за малой площади контакта $S$ создается очень высокое давление ($P = F/S$). Под таким давлением цепи продавливают верхний скользкий слой льда или снега и "вгрызаются" в него, создавая надёжное механическое зацепление.

В результате этих двух факторов сила трения значительно возрастает, что позволяет грузовику уверенно двигаться по скользкой дороге, преодолевать подъёмы и безопасно тормозить.

Ответ: Цепи на задних (ведущих) колёсах грузовых автомобилей зимой используют для увеличения силы трения сцепления с дорогой. Цепи создают высокое давление, продавливая лёд и снег, и имеют более высокий коэффициент трения, что предотвращает проскальзывание колёс и повышает проходимость и безопасность автомобиля на скользких участках.