Номер 22, страница 104, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механические явления. Глава II. Динамика. Параграф 11. Силы трения - номер 22, страница 104.

Условие.

22. Попробуйте объяснить, почему тормозной путь на мокром асфальте значительно больше, чем на сухом.

Решение.

Решение

Тормозной путь автомобиля — это расстояние, которое он проходит с момента начала торможения до полной остановки. Движение автомобиля во время торможения является равнозамедленным, и его замедление создается силой трения скольжения между шинами и поверхностью дороги.

Величина силы трения скольжения $F_{тр}$ определяется формулой $F_{тр} = \mu N$, где $\mu$ — коэффициент трения, а $\text{N}$ — сила нормальной реакции опоры. Для автомобиля, движущегося по горизонтальной поверхности, $\text{N}$ равна силе тяжести $mg$. Таким образом, тормозящая сила равна $F_{тр} = \mu mg$.

Согласно второму закону Ньютона, эта сила сообщает автомобилю ускорение (замедление) $\text{a}$: $F_{тр} = ma$. Отсюда $ma = \mu mg$, и модуль ускорения торможения составляет $a = \mu g$.

Тормозной путь $\text{S}$ можно выразить из формулы для равноускоренного движения без времени: $S = \frac{v_0^2}{2a}$, где $v_0$ — начальная скорость автомобиля. Подставив в эту формулу выражение для ускорения, получим зависимость тормозного пути от коэффициента трения:

$S = \frac{v_0^2}{2\mu g}$

Из этой формулы видно, что тормозной путь $\text{S}$ обратно пропорционален коэффициенту трения $\mu$. Чем меньше коэффициент трения, тем больше тормозной путь.

На сухом асфальте коэффициент трения между резиной шин и дорогой относительно велик. Когда асфальт становится мокрым, между поверхностью шины и дорогой образуется тонкая плёнка воды. Эта водяная плёнка действует как смазка, резко снижая коэффициент трения. В некоторых случаях (при высокой скорости и большом количестве воды) может возникнуть эффект аквапланирования, когда шины теряют контакт с дорогой, что еще сильнее уменьшает трение.

Таким образом, поскольку коэффициент трения на мокром асфальте ($\mu_{мокр}$) значительно меньше, чем на сухом ($\mu_{сух}$), то и тормозной путь на мокрой дороге будет значительно больше.

Ответ: Тормозной путь на мокром асфальте больше, так как слой воды между шинами и дорогой уменьшает коэффициент трения. Согласно формуле $S = \frac{v_0^2}{2\mu g}$, тормозной путь обратно пропорционален коэффициенту трения, поэтому при его уменьшении тормозной путь увеличивается.