Чему должен быть равен минимальный коэффициент трения между шинами
Условие задачи:
Чему должен быть равен минимальный коэффициент трения между шинами и поверхностью наклонной дороги с уклоном 30°, чтобы автомобиль мог двигаться по ней вверх с ускорением 0,6 м/с 2 ?
Задача №2.3.17 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»
Решение задачи:
Схематично изобразим автомобиль на наклонной дороге, введем систему координат и покажем все силы, действующие на автомобиль. На него действует сила тяжести, сила реакции опоры (на рисунке изображена суммарная со стороны двух колес) и сила трения покоя.
Обратите внимание, что между шинами и дорогами действует именно сила трения покоя, иначе автомобиль бы проскальзывал. Причем чтобы соблюсти условие минимальности коэффициента трения, эта сила трения покоя должна принять максимальное значение, т.е. быть равной силе трения скольжения, хотя автомобиль ещё не проскальзывает. Сила трения направлена вверх, поскольку автомобиль стремится соскользнуть вниз.
Запишем второй закон Ньютона в проекции на ось \(x\):
Так как автомобиль покоится вдоль оси \(y\), то применим первый закон Ньютона в проекции на эту ось:
\[N = mg \cdot \cos \alpha \;\;\;\;(2)\]
Силу трения покоя найдем по формуле (смотри объяснения выше):
Учитывая (2), имеем:
\[
Подставим полученное в равенство (1):
\[\mu mg \cdot \cos \alpha – mg \cdot \sin \alpha = ma\]
Осталось только выразить коэффициент \(\mu\), что мы сейчас и сделаем:
Ответ: 0,65.
Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.
Почему сила создающая ускорение не учитывается. он же не едет ВВЕРХ из за силы трения и тяжести,вообще не понятно
Я Вас удивлю, но автомобиль едет в гору (да и вообще едет) благодаря силе трения. Двигатель, создавая крутящий момент, вращает колеса. Если бы силы трения между колесом и землей не было, то автомобиль бы стоял на месте, пробуксовывая.
если машина движется за счет силы трения то почему тогда мы не учитывали эту силу (трения покоя ) в других задачах.Здесь силу создающую ускорение не учитываем а силу трения покоя учитываем.Непонятно
Сила тяги равна силе трения покоя, вот и все. Получается, что мы учитываем силу, создающую ускорение.
Можете объяснить что было бы при проскальзывании. Куда бы была направлена сила трения и как бы двигалось тело?
Сила трения была бы направлена также, автомобиль двигался бы туда же, только вот скорость точки части шин, что соприкасаются с Землей уже не будет равна нулю.
Могли бы объяснить почему тут сила трения направлена с ускорением в одном направлении, а в других задачах наоборот?
Это вопрос очень обширный. Но сразу скажу, что я не смогу объяснить как направление силы трения соотносится с ускорением – потому что никакого правила здесь нет. А вот со скоростью – могу.
Попробую объяснить коротко и просто.
Вообще, есть сила трения скольжения, а есть сила трения покоя (ну ещё и сила трения качения, но о ней говорить не будем).
Сила трения скольжения проявляется, когда тела двигаются друг относительно друга (например, брусок по столу, санки по горке и т.д.). Она направлена против скорости, т.е. стремится уменьшит скорость тела.
Сила трения покоя имеет место, когда тела или их точки неподвижны относительно друг друга. Хороший пример, который также наблюдается в данной задаче – качение колеса (точка соприкосновения с Землей – неподвижна). А вот эта сила уже сонаправлена со скоростью. Она помогает колесу катиться.
Зачастую проблемы с правильным указанием направления действия силы трения наблюдаются как раз в случае качения колеса. Если оно не проскальзывает (т.е. машина не буксует на месте), то она сонаправлена с направлением качения колеса.
Источник статьи: http://easyfizika.ru/zadachi/dinamika/chemu-dolzhen-byt-raven-minimalnyj-koeffitsient-treniya-mezhdu-shinami/
Каков должен быть минимальный коэффициент трения скольжения между шинами автомобиля
Вопрос по физике:
1,Каков должен быть минимальный коэффициент трения скольжения между шинами автомобиля и асфальтом, чтобы автомобиль мог пройти закругление радиусом 200м при скорости 108км/ч?
Ответы и объяснения 1
Дано V=108 км/ч=30 м/с R=200 м k- ?
Знаете ответ? Поделитесь им!
Как написать хороший ответ?
Чтобы добавить хороший ответ необходимо:
- Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
- Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
- Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.
Этого делать не стоит:
- Копировать ответы со сторонних ресурсов. Хорошо ценятся уникальные и личные объяснения;
- Отвечать не по сути: «Подумай сам(а)», «Легкотня», «Не знаю» и так далее;
- Использовать мат — это неуважительно по отношению к пользователям;
- Писать в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ.
Есть сомнения?
Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Физика.
Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи — смело задавайте вопросы!
Физика — область естествознания: естественная наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении.
Источник статьи: http://online-otvet.ru/fizika/5cea858896f4e19a291fd8a1
В помощь школьному учителю физики (урок №1)
«Детей надо учить тому, что пригодится им, когда они вырастут.» Действительно ли эту максиму* высказал Аристипп Киренейский, действительно ли она была произнесена 2400 лет тому назад, следует признать, что это высказывание чертовски верно и актуально во все времена. Детей действительно надо учить тому, что может им пригодиться – и в первую очередь это касается физики. Потому что физика (от греческого φύσις – природа) – это, прежде всего, наука об окружающем нас мире, о том, по каким законам функционирует этот мир. А вовсе не безумные гипотезы вроде Специальной теории относительности, согласно которой 1+1=1 или разнообразные фантазии квантовой физики.
*ПРИМЕЧАНИЕ. Максима – правило поведения или основной принцип, которым люди должны руководствоваться в своих поступках.
На одном из физических форумов кто-то из недалёких граждан (то ли малолетний, то ли великовозрастный), после ознакомления с моей статьёй « Нынешний закон сохранения энергии – величайшее заблуждение современной физики », заявил мне, что «энергия» поступательного движения должна измеряться в кг×м²/с² по той простой причине, что тормозной путь автомобиля пропорционален квадрату его скорости.
Действительно, тормозной путь автомобиля пропорционален квадрату скорости. Но это никоим образом не следует из нынешнего закона сохранения энергии. По той простой причине, что это следует из самого обычного уравнения равноускоренного (равнозамедленного) движения:
Допустим, что после того, как Вы нажали на педаль тормоза, торможение автомобиля происходит равнозамедленно, с каким-то постоянным, равным по величине замедлением (отрицательным ускорением) a . Тогда тормозной путь автомобиля с начала момента торможения составит:
Учитывая, что конечная скорость автомобиля равна 0:
Хочу напомнить, что время торможения будет всегда положительным числом, так как при замедлении движения величина a всегда отрицательная. 🙂
То есть тормозной путь при всех прочих одинаковых параметрах торможения машины действительно пропорционален квадрату начальной скорости, то есть скорости, с которой автомобиль начал торможение. Кому-то может показаться, что расстояние, которое пройдёт автомобиль при торможении, отрицательное, чего быть, в принципе, не может. Величина тормозного пути есть число положительное, так как величина a – замедление, как математическая величина, всегда отрицательная. При этом надо чётко понимать, что никаких отрицательных физических величин в природе, а значит, и в физике, не существует и никогда не существовало.
На практике принято использовать полученное уравнение в виде:
полагая, что на самом деле в уравнении используется не собственно ускорение a , а его модуль | a | . Поэтому более правильной с точки зрения математики была бы запись:
Также сила торможения
где G – вес тела (в нашем случае – автомобиля),
а φ – это коэффициент трения.
Таким образом, согласно классической теории трения, масса автомобиля никак не влияет на длину тормозного пути. А длина тормозного пути определяется прежде всего, скоростью движения, причем зависимость тут – квадратичная. И также определяется коэффициентом (продольного) сцепления, как принято называть φ в среде профессиональных автодорожников и автомобилистов.
При этом действующие ГОСТы иногда дают настолько «профессиональные» и заумные определения, что иногда это определение не понять с первого раза даже нормально образованным людям, победивших в своё время сопромат и теоретическую механику и даже успешно женившихся после этих испытаний. 🙂 Например, читаем ГОСТ 30413-96 «Дороги автомобильные. Метод определения коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием»:
3.1 Коэффициент сцепления (продольного) — отношение максимального касательного усилия, действующего вдоль дороги на площади контакта сблокированного колеса с дорожным покрытием, к нормальной реакции в площади контакта колеса с покрытием.)
Хотя, с точки зрения школьной физики φ – это самый что ни на есть обычный коэффициент трения.
Для иллюстрации полученного и осмысления важности этого уравнения
я приведу график и кое-какие высказывания из частично понравившейся мне статьи с сайта autocadabra автора под ник-неймом SaltLake (см. ниже).
Комментируя этот график, SaltLake пишет, цитирую: « Из графика видно, что на скользких поверхностях (лед, снег, мокрый грунт) качество резины не существенно и только трением машину на льду не остановить. Нужно применять другие принципы — протектор, цепляющийся за неровности покрытия, грунтозацепы, цепи или шипы, вгрызающиеся в лед. Участок с коэффициентом трения до 0,8 примерно характеризует поведение обычного автомобиля на асфальте. Для сравнения приведены показатели болида формулы 1. »
Упрощённая таблица величин коэффициентов сцепления приведена ниже. Будущим автомобилистам никогда не стоит забывать, что на мокрой дороге коэффициент сцепления уменьшается примерно вдвое, а на обледенелой дороге падает до катастрофической величины 0,08…0,1.
Я полагаю, что, показывая этот график школьникам, надо заострить их внимание на следующих моментах – что в условиях гололедицы, не столь уж редким явлением на всей территории Российской Федерации, при коэффициенте сцепления 0,08 – 0,10, даже при скорости 60 км/час тормозной путь составит 140 метров, а при скорости 80 км/час – почти 400.
«На практике не существует идеально ровных поверхностей, — пишет SoltLake, — всегда есть неровности, которые цепляются друг за друга. Также не существует идеально чистых поверхностей (металлы всегда покрыты оксидной пленкой, на поверхности находятся грязь и жир). В месте контакта шины с дорогой происходит ее растяжение, деформация и сжатие, из-за чего на некотором участке пятна контакта шина проскальзывает (возникает скольжение). Все это зависит от нагрузки на шину и способность покрышки не подвергаться этим влиянием характеризуется ее индексом нагрузки. Также очень существенно на коэффициент трения влияет температура. Вообще, теория трения — это эмпирическая наука и главным предметом ее изучения является коэффициент трения. Этот коэффициент не является константой и находится в сложной зависимости от очень многих факторов и условий. Их влияния и учет заслуживают отдельного разговора.»
Я настоятельно рекомендую школьным учителям использовать этот материал на уроках физики. Готов выслушать замечания и пожелания.
Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/dpi/v-pomosc-shkolnomu-uchiteliu-fiziki-urok-1-5d2c6df292414d00ad7ec92b