Это одно и то же тело, созданное гонщиком и велосипедом, движущимся с одинаковой скоростью. Таким образом, несмотря на то, что торможение на переднем/заднем колесах изменяет обычные силы на противоположных колесах, создавая большее трение с землей (если вы тормозите задним ходом), вы все равно преобразуете такое же количество энергии в тепло, верно?
Другими словами, тормоза, изготовленные из одного и того же материала на одном и том же колесе, должны подвергаться одинаковому износу, если каждый из них преобразует X джоулей кинетической энергии в тепловую энергию, независимо от того, применяются ли они на переднем или заднем колесе?
Ответ зависит от того, скользят ли колеса.
Когда вы тормозите только задним колесом, вполне возможно занос; если вы задействуете передний тормоз, увеличение нормальной силы на этом колесе имеет тенденцию предотвращать занос (хотя в крайних случаях это может заставить вас перелететь через руль).
Задействование задних тормозов с такой силой, чтобы заблокировать колесо, приведет к небольшому износу тормозной системы и сильному износу задних шин. На фронте такого бы не случилось.
На практике то, какие тормоза изнашиваются больше, зависит от того, как часто вы их используете. Для мотоциклов рекомендуется более интенсивно использовать передний тормоз, чтобы предотвратить занос - на самом деле у некоторых мотоциклов есть механизм, который в значительной степени обеспечивает это .
Но с точки зрения чистой физики кинетическая энергия, которую необходимо рассеять, одинакова, независимо от того, какой тормоз применяется.
Неважно, что тормоза одинаковые. Велосипед+гонщик обладает определенной кинетической энергией. Если вы остановите это, вам нужно рассеять столько энергии. Проблема с торможением заднего колеса заключается в том, что торможение снижает нагрузку на заднее колесо, что делает его склонным к заносу. Если тормозить достаточно мягко, колесо не будет скользить. Тогда вы прекрасно рассеете кинетическую энергию на заднем тормозе. Даже если вы скользите (пока вы останавливаетесь), полное рассеивание энергии равно кинетической энергии на старте. Если вы скользите, часть этой энергии может быть рассеяна при падении, но это проблема велосипеда, а не проблема физики.
вы по-прежнему преобразуете то же количество энергии в тепло, верно?
Да.
Другими словами, тормоза, изготовленные из одного и того же материала на одном и том же колесе, должны подвергаться одинаковому износу, если каждый из них преобразует X джоулей кинетической энергии в тепловую энергию, независимо от того, применяются ли они на переднем или заднем колесе?
Я не знаю.
Почему вы ожидаете, что «износ» прямо пропорционален «теплу» или «рассеиваемой энергии»?
Если я не буду тормозить так резко и, следовательно, мне потребуется больше времени для остановки, будет ли это такое же количество тормозного износа?
Разница между передним и задним колесами может заключаться в том, что, поскольку переднее колесо менее склонно к заносу, вы сильнее тормозите и быстрее останавливаетесь. Та же кинетическая энергия рассеивается (более быстро), но я не знаю, тот же ли это износ.
Износ — явно сложная тема: Износ .
Вот один теоретический пример нелинейной зависимости между энергией и износом: если торможение быстрое, то тепло не должно рассеиваться, поэтому температура увеличивается, и, следовательно, (если материал тормоза размягчается при высоких температурах) увеличивается износ. .
Я говорю «теоретически», потому что велосипедные тормоза sfaik не нагреваются настолько, чтобы вызвать «выцветание» тормозных колодок (в крайнем случае, высокая температура, скорее всего, взорвет шину, если это ободной тормоз, или закипит гидравлическая жидкость, если это ободной тормоз). гидравлический дисковый тормоз).
На самом деле, если вы задействуете передние тормоза, есть тенденция к опрокидыванию , а если вы задействуете задние тормоза, есть тенденция к заносу .
Теперь, когда линейный импульс преобразуется в угловой момент в этом случае импульсной тормозной силой, происходит некоторая потеря энергии. Также время контакта тормозов меньше. Вот почему для включения передних тормозов требуется меньше энергии, потому что тенденция к опрокидыванию перевешивается весом системы .
КрисВ