Сила тертя

Коли автомобiль входить у поворот, необхiдне доцентрове прискорення створює сила тертя.

При розглядi кiнематики руху тiла по колу ми говорили про те, що якщо колесо рухається по дорозi без проковзування, нижня точка колеса залишається нерухомою по вiдношенню до землi. Отже, доцентрове прискорення автомобiлю надає сила тертя спокою, яка виникає мiж шинами коліс та дорогою. Якщо радiус повороту – $$R$$, швидкiсть, з якою автомобiль входить у поворот – $$\upsilon$$, доцентрове прискорення: $$a = \dfrac{\upsilon^2}{R}$$. Сила тертя спокою, як ми вже з вами розглядали, може набувати максимального значення: $$\mu_c N$$.

Отже, автомобiль, що рухається у горизонтальнiй площинi, може пройти поворот певного радiусу $$R$$, доки

$$ma

Оскільки доцентрове прискорення дорiвнює $$\dfrac{\upsilon^2}{R}$$, iснує певна максимальна швидкiсть, за якої авто ще може «вписатися» у поворот певного радiусу. Якщо в автомобiля швидкiсть буде бiльшою, то колеса почнуть проковзувати i транспортний засiб пiде в занос.

«Автомобiль масою $$m$$ входить у поворот радiусу $$R$$. Коефiцiєнт тертя мiж шинами та дорогою – $$\mu_c$$. З якою максимальною швидкiстю може рухатись машина, щоб втриматися на дорозi?» Автомобiль починає проковзувати в момент коли доцентрова сила стає бiльшою за максимальну силу тертя спокою. Отже, максимальну швидкiсть можна визначити з умови рiвностi:

$$\mu m g = ma = m \dfrac{\upsilon^2}{R}$$

Звiдси маємо:

$$\dfrac{\upsilon^2}{R} = \mu g \Rightarrow \upsilon_{max} = \sqrt{\mu g R}$$

Отримана формула інтуїтивно зрозуміла. Максимальна швидкiсть входження у поворот залежить вiд коефiцiєнта тертя мiж дорогою та колесами. Чим менший коефiцiєнт тертя, тим менша швидкiсть, на якiй можна безпечно пройти поворот. Саме тому на замерзлій дорозi чи при ожеледиці машини часто заносить. Також є залежнiсть вiд радiуса кривизни. Чим менший радiус – тим «крутiший» поворот. На противагу цьому, можна помiтити, що вiдсутня залежнiсть вiд маси автомобiля.