Горизонты техники для детей, 1972 №7

Автомобиль вчера, сегодня и завтра

Торможение и разгон автомобиля, движение его на поворотах возможны благодаря хорошо известному вам явлению — трению.

Чтобы лучше понять роль трения, давайте рассмотрим следующий пример.

На горизонтальной поверхности лежит брусок определённого веса. Чтобы передвинуть брусок, его необходимо толкнуть в горизонтальном направлении с некоторой силой. Если мы приложим незначительную силу, он не сдвинется с места. Он остаётся в покое до тех пор, пока сила трения между ним и поверхностью, на которой тот лежит, будет больше силы, действующей на него.

Нам удастся передвинуть брусок лишь тогда, когда мы толкнём его с силой, превышающей силу трения.

А чему она равняется? Как можно её определить? На основании опытов была установлена точная зависимость, которую постарайтесь запомнить:

Сила трения равна коэффициенту трения, умноженному на вес бруска.

Коэффициент трения — это величина, характеризующая зависимость силы трения от материала и качества обработки трущихся поверхностей, в нашем примере — бруска и горизонтальной поверхности. Если эти поверхности гладкие, коэффициент трения небольшой. Чем больше шероховатостей на них, тем прочнее сцепление и больше коэффициент трения (чуть меньше единицы). Так как он постоянен для одних и тех же трущихся поверхностей, сила трения зависит только от силы давления бруска на поверхность, т. е. от его веса. И, действительно, чем тяжелее брусок, тем труднее его передвинуть.

Итак, сила трения прямо пропорциональна весу бруска. Следовательно, если мы увеличим вдвое вес бруска, сила трения тоже увеличится вдвое.

При движении, автомобиля между колёсами и дорогой действует аналогичная сила трения. Причём мы снова можем написать указанную выше зависимость:

сила трения равна коэффициенту трения, умноженному на силу давления колеса на дорогу.

Общая сила трения всех колёс автомобиля равна сумме сил трения его отдельных колёс. А так как авто-мобиль в целом давит на дорогу с силой, равной его весу, общая сила трения прямо пропорциональна весу автомобиля. Поэтому можно записать:

сила трения равна коэффициенту трения, умноженному на вес автомобиля.

Во время торможения на автомобиль действует сила инерции, направленная по направлению движения машины. Для того, чтобы уяснить, в чём она заключается, предлагаем проделать простой опыт: поднимите какой-нибудь тяжёлый предмет на достаточную высоту и отпустите его. После того, как свободно падающее тело пройдет путь около метра, попробуйте сразу же задержать его. Вы почувствовали, что для этого нужна сила, способная преодолеть силу инерции падающего предмета.

При торможении автомобиля силе инерции противодействует сила трения, возникающая между колёсами и дорогой. Колёса вращаются до тех пор, пока эти силы не уравновесятся. После того, как сила инерции достигнет величины силы трения, происходит блокировка колёс и они начинают буксовать. Скорость автомобиля при этом снижается. Таким образом в данных условиях сила трения одновременно и предельная сила торможения.

Ребята, с силой трения мы ещё не раз встретимся, когда будем беседовать о торможении, ускорений и движении на поворотах. А, может быть, уже сейчас вы попробуете подсчитать теоретически максимальную величину коэффициента трения? Но знайте, что сила трения не может быть больше веса автомобиля. Как вы думаете, что произойдет при торможении, если коэффициент трения будет равен нулю?

ЯН ТАРЫ