Ответьте на вопросы, страница 178 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопрос

Почему водитель автобуса уменьшает скорость движения при подъеме в гору?

При движении автобуса по ровной горизонтальной дороге его двигатель создает силу тяги, достаточную для преодоления сил сопротивления (сопротивления воздуха, трения качения) и поддержания постоянной скорости.

Когда автобус начинает подниматься в гору, на него начинает действовать дополнительная сила, направленная вниз вдоль склона. Это составляющая силы тяжести. Её величина определяется формулой $F_{g\parallel} = mg \sin\alpha$, где $\text{m}$ – масса автобуса, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\alpha$ – угол наклона дороги. Эта сила противодействует движению, и теперь двигателю нужно преодолевать не только силы трения и сопротивления воздуха, но и эту значительную составляющую силы тяжести.

Мощность двигателя $\text{P}$ связана с силой тяги $F_{тяги}$ и скоростью движения $\text{v}$ следующим соотношением: $P = F_{тяги} \cdot v$. У любого двигателя есть максимальная мощность, которую он может развить. Из формулы видно, что при ограниченной мощности для увеличения силы тяги $F_{тяги}$ необходимо уменьшить скорость $\text{v}$.

Чтобы создать большую силу тяги, необходимую для подъема в гору, водитель переходит на пониженную передачу. Это увеличивает передаточное число трансмиссии, что позволяет получить большую силу тяги на колесах, но при более низкой скорости их вращения. Таким образом, уменьшение скорости является необходимым условием для создания достаточной силы, чтобы автобус мог продолжать движение вверх.

Ответ: Водитель уменьшает скорость при подъеме в гору, потому что для преодоления возросшей силы сопротивления (к которой добавляется составляющая силы тяжести) двигателю необходимо развить большую силу тяги. В условиях ограниченной мощности двигателя ($P = F_{тяги} \cdot v$) увеличение силы тяги достигается за счет снижения скорости движения путем переключения на пониженную передачу.