Тепловые Явления

Задание №7. Распознавание Физических Явлений

№2. Задание 7

ID: 00048973

При резком торможении происходит сильное нагревание покрышек колёс и тормозных колодок автомобиля. Как можно объяснить это явление? Какие превращения энергии при этом происходят?

Источник: ВПР 2020

Решение

Автомобиль ехал, а теперь стоит. Значит, его энергия движения куда-то делась. Найдём её.

Пока машина едет, у неё есть кинетическая энергия, то есть энергия движения. После остановки её нет. Но энергия просто так не исчезает: это закон сохранения энергии.

Колодки прижимаются к вращающимся деталям колеса, а покрышки трутся о дорогу. Возникает сила трения, и она совершает работу против движения. Работа и есть тот способ, которым энергия меняет свой вид.

Куда она переходит? В движение частиц самих колодок и покрышек. Частицы начинают двигаться быстрее, внутренняя энергия растёт, а значит, растёт и температура. Цепочка такая:

$E_{\text{кин}}\to A_{\text{тр}}\to U$

Здесь $E_{\text{кин}}$ — кинетическая энергия машины, $A_{\text{тр}}$ — работа силы трения, $$U$$ — внутренняя энергия покрышек и колодок. Часть этой энергии получает и дорога, и воздух вокруг.

Проверим себя: чем быстрее ехала машина, тем больше у неё было кинетической энергии, значит, тем больше энергии надо поглотить при остановке. Поэтому после торможения с большой скорости колодки горячее, чем после торможения с маленькой.

Ответ

Сила трения совершает работу, и кинетическая энергия автомобиля превращается во внутреннюю энергию покрышек и колодок, поэтому они нагреваются.

Другие задания по теме «Тепловые Явления» (8)