Номер 675, страница 78 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

7 класс. Работа и мощность. Энергия. 28. Превращение одного вида механической энергии в другой - номер 675, страница 78.

Решение.

Решение

Основная функция смазки в подшипниках — создание тонкой масляной плёнки между вращающейся осью и неподвижным вкладышем подшипника. Эта плёнка разделяет трущиеся поверхности и заменяет значительно более высокое трение скольжения (трение между твёрдыми телами) на гораздо меньшее жидкостное трение.

При недостаточной смазке защитная масляная плёнка исчезает, и металлические поверхности оси и вкладыша начинают соприкасаться напрямую. Это приводит к резкому увеличению коэффициента трения и, следовательно, силы трения скольжения $F_{тр}$.

Во время движения вагона ось непрерывно вращается. Сила трения совершает работу $A_{тр}$, которая, согласно закону сохранения энергии, преобразуется во внутреннюю энергию, то есть выделяется в виде теплоты $\text{Q}$. Количество выделяемой теплоты пропорционально работе силы трения:

$Q = A_{тр} = F_{тр} \cdot s$

где $\text{s}$ — путь, проходимый точками на поверхности оси относительно вкладыша.

Из-за большой силы трения выделяется огромное количество теплоты, что вызывает интенсивный нагрев подшипникового узла. Вкладыши подшипников целенаправленно изготавливают из легкоплавких сплавов (например, баббита) с низкой температурой плавления. Когда температура подшипника достигает этой отметки, вкладыш начинает плавиться. Это является своего рода защитным механизмом, который предотвращает повреждение и заклинивание гораздо более дорогой и сложной в замене оси колесной пары.

Ответ: При недостаточной смазке возникает большое трение между осью и вкладышем подшипника. В результате совершения работы силой трения выделяется большое количество теплоты, которое нагревает вкладыш до температуры его плавления.