Ускорение автомобиля за счет статического трения

Коэффициент скольжения зависит от скорости автомобиля, которую вы бы рассчитали на основе окружной скорости колеса в раме автомобиля (угловая скорость колеса, умноженная на радиус), и фактической линейной скорости автомобиля.

Причина того, что вы получаете проскальзывание даже при самых малых усилиях, заключается не в том, что шина скользит по земле, а в том, что шина эластична. Давайте посмотрим, как это могло произойти.

Чтобы измерить проскальзывание, давайте поместим маленькие зеленые точки штампа по окружности шины на расстоянии 1 см друг от друга. Отсюда мы можем сказать, насколько повернулось колесо. Теперь представьте автомобиль, который ускоряется. Что происходит с шинами? Ну, дорога оказывает давление на шину. Что это делает с нижней частью шины? Просто представьте неподвижную шину, которая не может вращаться, и вы прикладываете к ней касательную силу. Это приведет к деформации шины, и та часть шины, к которой вы прикладываете силу, сожмется в направлении действия силы. Теперь, если вы заставите шину вращаться против силы, сжатая часть переместится туда, где находится «земля» (то, что прикладывает силу).

Это означает, что между нашими маленькими зелеными пятнами будет не 1 см, а 0,8 см друг от друга. Предположим, что всего имеется 11 пятен. Затем к тому времени, когда шина повернется достаточно, чтобы каждое пятно достигло своего исходного положения, колесо сделало полный оборот. С другой стороны, машина переместилась всего на 8 см, потому что каждое из пятен находится на расстоянии 0,8 см друг от друга, а их 11 (то есть 10 интервалов). Теперь, когда мы сравним эти 8 см, которые автомобиль фактически переместил, когда колесо один раз повернулось, с полной окружностью колеса, равной 10 см, мы придем к выводу, что колесо пробуксовало.

Поскольку всегда будет некоторое скручивание при ненулевой касательной силе, вы всегда получите проскальзывание при ненулевой касательной силе.

Конечно, это скручивание сводится к нулю в пределе бесконечно жесткого колеса, которое используется в домашних заданиях по физике.

Теперь при достаточно высоком коэффициенте скольжения колесо фактически будет скользить по тротуару, но пока вы не дойдете до этой точки, трение покоя все еще действует, поэтому автомобиль ускоряется за счет трения покоя.