Номер 299, страница 43 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Взаимодействие тел. Сила трения - номер 299, страница 43.

Условие.

299. a) Почему гружёный автомобиль буксует на мокрой грунтовой дороге меньше, чем порожний? б) Изменится ли сила трения колёс вагона о рельсы, если вагон разгрузить?

Решение.

а) Буксование автомобиля, то есть проскальзывание его ведущих колёс, происходит в том случае, когда сила тяги превышает максимальную силу трения покоя между шинами и поверхностью дороги. Максимальная сила трения покоя $F_{тр.пок.макс}$ прямо пропорциональна силе нормальной реакции опоры $\text{N}$, которая прижимает автомобиль к дороге: $F_{тр.пок.макс} = \mu N$, где $\mu$ – коэффициент трения.

Для автомобиля на горизонтальной дороге сила нормальной реакции опоры $\text{N}$ равна его весу $\text{P}$, который рассчитывается как произведение массы $\text{m}$ на ускорение свободного падения $\text{g}$, то есть $N = P = mg$. Таким образом, максимальная сила трения $F_{тр.пок.макс} = \mu mg$.

Масса гружёного автомобиля значительно больше массы порожнего. Следовательно, гружёный автомобиль с большей силой давит на дорогу, что приводит к увеличению силы нормальной реакции опоры. В результате возрастает и максимальная сила трения, обеспечивая лучшее сцепление колёс с дорогой. Поэтому гружёный автомобиль буксует меньше, чем порожний.

Ответ: Гружёный автомобиль имеет большую массу и, как следствие, с большей силой давит на дорогу. Это увеличивает силу трения между колёсами и дорожным покрытием, что улучшает сцепление и уменьшает вероятность пробуксовки.

б) Сила трения, действующая на колёса вагона при его движении по рельсам (в основном, это сила трения качения и трение в осях), напрямую зависит от силы нормальной реакции опоры. Эта сила равна весу вагона. Формула для силы трения имеет вид $F_{тр} = \mu N$, где $\mu$ – соответствующий коэффициент трения, а $\text{N}$ – сила нормальной реакции опоры.

Когда вагон разгружают, его общая масса $\text{m}$ уменьшается. Вследствие этого уменьшается его вес $P = mg$, а значит, и сила нормальной реакции опоры $\text{N}$, с которой рельсы действуют на колёса. Так как сила трения $F_{тр}$ прямо пропорциональна силе $\text{N}$, уменьшение этой силы приведёт к уменьшению силы трения.

Ответ: Да, изменится. При разгрузке вагона его масса уменьшается, из-за чего уменьшается сила давления на рельсы. Поскольку сила трения прямо пропорциональна этой силе, она также уменьшится.