Номер 18.7, страница 60 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Глава 2. Движение и взаимодействие тел. Параграф 18. Сила трения и сила сопротивления движению - номер 18.7, страница 60.

Условие.

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

Решение 3.

Решение 4.

Решение 5.

Решение 6.

Решение 7.

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.