Номер 18.7, 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 18.7, страница 60.

18.7 [406] Почему после дождя опасно съезжать на автомобиле по грунтовой дороге под уклон?

Решение

Съезжать на автомобиле по грунтовой дороге под уклон после дождя опасно из-за значительного уменьшения силы трения между шинами автомобиля и поверхностью дороги. Рассмотрим это явление с точки зрения физики.

1. Изменение свойств дорожного покрытия. Грунтовая дорога состоит из частиц почвы, песка и глины. После дождя вода пропитывает верхний слой грунта, превращая его в жидкую грязь. Эта смесь воды и мелких частиц грунта действует как смазка.

2. Уменьшение коэффициента трения. Сила трения ($ F_{тр} $), которая обеспечивает сцепление колес с дорогой, зависит от коэффициента трения ($ \mu $) и силы нормальной реакции опоры ($ N $): $ F_{тр} = \mu N $. Смазывающий слой грязи между шиной и твердой поверхностью под ней резко снижает коэффициент трения $ \mu $. Коэффициент трения для мокрой грунтовой дороги значительно ниже, чем для сухой.

3. Силы, действующие на автомобиль на уклоне. На автомобиль, находящийся на наклонной плоскости, действует сила тяжести ($ mg $). Эту силу можно разложить на две составляющие: одна перпендикулярна дороге (сила нормального давления, уравновешенная силой реакции опоры $ N $), а другая параллельна ей — скатывающая сила ($ F_{ск} = mg \sin\alpha $), где $ \alpha $ – угол уклона. Именно эта сила и стремится стащить автомобиль вниз по склону.

4. Потеря управляемости и увеличение тормозного пути. Для того чтобы автомобиль мог тормозить или просто двигаться с постоянной скоростью, сила трения (а также сила торможения, создаваемая тормозной системой) должна уравновешивать или превышать скатывающую силу. Когда коэффициент трения $ \mu $ мал, максимальная сила трения, которую можно создать, оказывается недостаточной. В результате:

• Тормозной путь резко увеличивается. При попытке затормозить колеса легко блокируются и начинают скользить (юз), что делает торможение неэффективным.
• Управляемость теряется. Повороты руля не приводят к изменению направления движения, так как для этого также необходимо боковое сцепление шин с дорогой, которое обеспечивается силой трения. Автомобиль может уйти в неуправляемый занос.

Таким образом, сочетание скатывающей силы на уклоне и крайне низкого коэффициента трения на мокрой грунтовой дороге создает очень опасную ситуацию, в которой водитель может легко потерять контроль над автомобилем.

Ответ: После дождя грунтовая дорога размокает, и образовавшаяся грязь действует как смазка, что приводит к резкому снижению коэффициента трения между шинами и дорогой. На уклоне на автомобиль действует скатывающая сила, а значительно уменьшившаяся сила трения не может обеспечить достаточное сцепление с дорогой для эффективного торможения и управления. Это приводит к многократному увеличению тормозного пути и риску потери управляемости (заносу), что делает движение крайне опасным.