Номер 18.4, 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 18.4, страница 60.

18.4 [403] Зачем на шинах автомашин, колёсных тракторов делают глубокий рельефный рисунок (протектор)?

Решение

Глубокий рельефный рисунок, называемый протектором, на шинах автомобилей и колёсных тракторов играет ключевую роль в обеспечении безопасности и эффективности движения. Его основная задача — увеличивать силу трения (сцепления) между колесом и поверхностью, по которой движется транспортное средство. Это особенно важно в сложных дорожных и погодных условиях. Функции протектора можно разделить на несколько основных направлений.

Отведение воды и предотвращение аквапланирования. При движении по мокрой дороге между шиной и дорожным полотном образуется слой воды. На высокой скорости этот водяной клин может приподнять колесо над дорогой, что приводит к потере сцепления и управления. Это опасное явление называется аквапланированием. Глубокие продольные и поперечные канавки протектора действуют как дренажная система, быстро и эффективно отводя воду из пятна контакта. Это позволяет резине поддерживать непосредственный контакт с дорогой, сохраняя высокий коэффициент трения.

Увеличение проходимости на рыхлых и мягких грунтах. Для колёсных тракторов и внедорожников, работающих на полях, в грязи, на снегу или песке, протектор имеет особенно важное значение. Мощные и высокие выступы протектора, называемые грунтозацепами, буквально врезаются в мягкую поверхность. В этом случае тяговое усилие создаётся не столько за счёт трения скольжения, сколько за счёт сопротивления грунта сдвигу. Колесо как бы отталкивается от уплотнённого грунта в канавках протектора. Это позволяет развивать значительно большую силу тяги по сравнению с гладкой шиной. Сила трения, описываемая в общем виде как $F_{тр} = \mu N$ (где $\mu$ — коэффициент сцепления, а $N$ — сила нормальной реакции опоры), значительно возрастает за счёт этого механического зацепления.

Улучшение сцепления на сухой дороге. Хотя на идеально чистой и сухой гоночной трассе максимальное сцепление обеспечивают гладкие шины (слики) из-за максимальной площади контакта, реальные дороги далеки от идеала. Протектор помогает шине «цепляться» за микронеровности асфальта, а его элементы (ламели и блоки) деформируются при движении, обеспечивая стабильное пятно контакта, что улучшает управляемость и эффективность торможения.

Таким образом, рельефный рисунок является компромиссным решением, позволяющим обеспечить надёжное и безопасное движение в самых разнообразных условиях.

Ответ: Глубокий рельефный рисунок (протектор) на шинах делают для увеличения силы сцепления колеса с поверхностью. Он отводит воду на мокрой дороге для предотвращения потери управления (аквапланирования) и обеспечивает механическое зацепление на мягких грунтах (грязь, снег), что значительно увеличивает проходимость и тяговое усилие транспортного средства.