Какой минимальный коэффициент трения скольжения необходим между шинами автомобиля и асфальтом, чтобы автомобиль смог пройти закругление радиусом 200 метров при скорости 108 километров в час?

Физика 11 класс Коэффициент трения и движение по кругу коэффициент трения трение скольжения шины автомобиля асфальт закругление радиус 200 метров скорость 108 километров в час физика 11 класс движение автомобиля центростремительное ускорение Новый

Для того чтобы определить минимальный коэффициент трения скольжения, необходимый для прохождения закругления, нам нужно использовать некоторые физические формулы и принципы. Давайте разберем шаги решения этой задачи.

Шаг 1: Преобразование скорости

Сначала преобразуем скорость автомобиля из километров в час в метры в секунду. Это делается следующим образом:

• Скорость в километрах в час: 108 км/ч
• Чтобы перевести в метры в секунду, нужно разделить на 3.6:
• 108 / 3.6 = 30 м/с

Шаг 2: Определение центростремительного ускорения

Когда автомобиль движется по кругу, он испытывает центростремительное ускорение, которое можно вычислить по формуле:

a = v² / r

где:

• a - центростремительное ускорение
• v - скорость автомобиля (30 м/с)
• r - радиус закругления (200 м)

Подставим значения:

a = (30)² / 200 = 900 / 200 = 4.5 м/с²

Шаг 3: Определение силы трения

Сила трения, которая необходима для удержания автомобиля на пути, равна массе автомобиля, умноженной на центростремительное ускорение:

Fт = m * a

где:

• Fт - сила трения
• m - масса автомобиля
• a - центростремительное ускорение (4.5 м/с²)

Шаг 4: Определение силы тяжести

Сила тяжести, действующая на автомобиль, равна:

Fтяж = m * g

где:

• g - ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²)

Шаг 5: Условие равновесия

Для того чтобы автомобиль не соскользнул с дороги, сила трения должна быть не меньше силы, необходимой для центростремительного движения:

Fт ≥ Fтяж * μ

где μ - коэффициент трения.

Шаг 6: Вывод формулы для коэффициента трения

Подставляя значения, получаем:

m * a ≥ m * g * μ

Сокращая массу m, получаем:

a ≥ g * μ

μ ≥ a / g

Шаг 7: Подставляем известные значения

Теперь подставим значения:

μ ≥ 4.5 / 9.81 ≈ 0.459

Ответ:

Минимальный коэффициент трения скольжения, необходимый между шинами автомобиля и асфальтом, составляет примерно 0.459. Это значение говорит о том, что для безопасного прохождения закругления на указанной скорости и радиусе, трение должно быть достаточно высоким.