39. Погрузка – это искусство!
Общая масса автомобиля с прицепом не изменится от того, разместят ли друзья тяжелый груз в самой машине или в прицепе. Тогда, может быть, никакой разницы нет?
Вспомним задачу 37: эффективность разгона и торможения определяется силой трения, а сила трения зависит от того, как сильно колесо прижато к дороге. Тяжелый груз в багажнике прижмет задние колеса автомобиля к дороге и улучшит управляемость машины, а тот же груз в прицепе не даст такого эффекта (прицепы для легковых автомобилей зачастую не оборудованы собственными тормозами, а уж ведущими их колеса не бывают никогда). Машина с тяжелым грузом в прицепе будет хуже разгоняться, хуже тормозить, менее предсказуемо вести себя на скользкой дороге и с большим трудом въезжать на подъем. Кроме того, при резком рулении прицеп может начать раскачиваться из стороны в сторону наподобие маятника и при большей массе с более высокой вероятностью вызовет занос автомобиля.
40. Нюансы торможения
Автомобиль тормозит за счет силы трения, которая создает отрицательное ускорение (ускорение, направленное против скорости движения автомобиля).
Торможение эффективнее всего тогда, когда колеса вот-вот заблокируются (то есть перестанут вращаться и начнут скользить), но все же еще не заблокировались. Именно такой режим торможения обеспечивает антиблокировочная система, установленная на большинстве современных автомобилей.
На грани блокировки сила трения покоя максимальна. Максимальная сила трения покоя пропорциональна силе реакции опоры, которая на ровной горизонтальной дороге численно равна весу автомобиля, который, в свою очередь, пропорционален массе:
F>тр = µN = µP = µmg.
По второму закону Ньютона ускорение прямо пропорционально приложенной к телу силе и обратно пропорционально массе тела: a = F/m. Если массу автомобиля увеличить вдвое, во столько же раз вырастет и максимальная сила трения покоя, то есть числитель второго закона Ньютона. Но и знаменатель вырастет вдвое – ведь там стоит масса. А значит, максимальное ускорение останется прежним!
К этому же выводу можно прийти, рассуждая на языке энергии и работы. Сила трения совершает работу, которая должна свести изначальную кинетическую энергию автомобиля к нулю. Работа равна произведению силы на пройденное расстояние, которое в нашем случае и есть тормозной путь: A = F>тр s = E>кин. Значит, длина тормозного пути рассчитывается как отношение кинетической энергии к максимальной силе трения покоя. Сила трения пропорциональна массе автомобиля, и кинетическая энергия пропорциональна массе автомобиля (