Номер 32, страница 105, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механические явления. Глава II. Динамика. Параграф 11. Силы трения - номер 32, страница 105.

Условие.

32. С какой целью мотогонщик на старте поднимает свой мото-цикл «на дыбы»?

Решение.

Решение

Мотогонщик на старте поднимает мотоцикл «на дыбы» (совершает «вилли») с главной целью — достичь максимально возможного ускорения. Физическое обоснование этого приёма заключается в увеличении движущей силы, которая разгоняет мотоцикл.

1. Движущей силой для мотоцикла является сила трения покоя, действующая на ведущее (заднее) колесо со стороны дорожного покрытия. Именно эта сила толкает мотоцикл вперед. Максимальное значение силы трения покоя, которое может быть достигнуто до начала пробуксовки колеса, определяется формулой:

$F_{тр.max} = \mu \cdot N$

где $\mu$ — коэффициент трения между шиной и дорогой, а $\text{N}$ — сила нормальной реакции опоры, то есть сила, с которой дорога давит на колесо, перпендикулярно поверхности.

2. Когда мотоцикл стоит на двух колесах, его общий вес (вместе с гонщиком) распределяется между передней и задней осями. Таким образом, сила нормальной реакции опоры $\text{N}$, действующая на заднее колесо, составляет лишь часть от общего веса системы.

3. Поднимая мотоцикл «на дыбы», гонщик отрывает переднее колесо от земли. В этот момент практически весь вес системы «мотоцикл + гонщик» переносится на точку контакта заднего колеса с дорогой. Это приводит к тому, что сила нормальной реакции опоры $\text{N}$, действующая на заднее колесо, резко возрастает и становится практически равной полной силе тяжести системы ($mg$).

4. Увеличение силы нормальной реакции опоры $\text{N}$ на заднем колесе, согласно формуле, приводит к пропорциональному увеличению максимальной силы трения $F_{тр.max}$.

5. Большая сила трения позволяет двигателю передать на колесо значительно больший крутящий момент, не срывая его в пробуксовку (проскальзывание). Эта увеличенная движущая сила, в соответствии со вторым законом Ньютона ($F = ma$), сообщает мотоциклу максимально возможное ускорение.

Таким образом, этот манёвр является эффективным способом увеличить сцепление ведущего колеса с дорогой для реализации максимальной мощности двигателя на старте.

Ответ: Мотогонщик поднимает мотоцикл «на дыбы» для того, чтобы перераспределить вес и максимально нагрузить заднее (ведущее) колесо. Это увеличивает силу нормальной реакции опоры, действующую на это колесо, что, в свою очередь, увеличивает максимальную силу трения. Увеличенная сила трения позволяет приложить большую тяговую силу без пробуксовки колеса и, как следствие, получить максимальное ускорение на старте.