Атомы у нас дома. Удивительная наука за повседневными вещами

Поскользнуться или удержаться на повороте?

Каждый раз, когда я вижу, как машина накреняется на повороте, а ее колеса визжат, как подростки на американских горках, я всегда удивляюсь, что она не срывается и не вылетает с дороги. Ехать на машине по прямой довольно просто. Если еще и колеса у нее отбалансированы нормально, то, по сути, она едет сама по себе. Когда же вы резко поворачиваете, наука меняет всё. Иногда мы списываем всё на вселенский заговор, который сбросил нас с дороги. На самом деле это всего лишь проявление центробежной силы, которая «тащит» машину в противоположную от поворота сторону. В принципе автомобиль, даже на высокой скорости, обычно движется по прямой. Первый закон Ньютона гласит, что объекты движутся с постоянной скоростью в заданном прямолинейном направлении, пока на них не начинает действовать какая-то сила. Когда вы поворачиваете руль машины, входя в поворот, вы прилагаете к ней силу, называемую центростремительной. Она толкает машину внутрь траектории поворота.

Центростремительная сила возникает из-за трения между шинами автомобиля и дорогой. Вам может казаться, что у вас на машине стоит широкая и мощная резина, которая хорошо сцепляется с дорогой, но помните, что на самом деле в любой момент с дорожным покрытием соприкасается только небольшой участок шины, размером не больше подошвы вашего ботинка. Подумайте об этом в следующий раз, когда будете торопиться домой, чтобы уложить детей спать. Порой расстояние между жизнью и смертью – всего лишь четыре подошвы ваших ботинок[64].

Какие силы удерживают машину в повороте? Существует простое уравнение, чтобы рассчитать силы, заставляющие объект двигаться по кругу. Если масса вашей машины около 1,5 т, а вы едете со скоростью 100 км/ч, то на некрутом повороте на нее будет действовать сила порядка 10 000 Н. Если вернуться к табл. 1, то мы увидим, что это сила укуса челюстей крокодила. Так что удерживать вас на дороге в этом случае будет одна крокодило-сила.

Хорошие набойки на каблуках

Почему автомобильные шины не изнашиваются так быстро? Потому что при нормальной эксплуатации и аккуратной езде они практически не прокручиваются на асфальте. В движении колёса вращаются на осях. Здесь и возникает основное трение. Резина же «схватывает» дорогу. Она почти о нее не трется. Шины автомобиля работают так же, как траки танка. Когда танк двигается вперед, траки ложатся на дорогу впереди катков, а затем убираются вверх позади них. С авторезиной происходит то же самое, только она надета на металлическое колесо. Она касается дороги перед металлическим колесом и уходит вверх после него. Если вы не будете резко тормозить и ездить юзом, ваши шины не будут истираться быстро. Если вы ездите аккуратно и не очень шустро, то никогда не «поскользнетесь» и ваши шины будут долго сохранять хорошее сцепление с дорогой.