2019-12-20
Колеса легковых автомобилей тщательно балансируют - добиваются того, чтобы центр масс колеса лежал точно на оси его вращения. Для чего необходима балансировка колес?
Решение:
На колесо со стороны дороги действует сила реакции $\vec{N}$. Если колесо сбалансировано, эта сила равна по абсолютной величине 1/4 веса автомобиля $M| \vec{g}|$ (То, какая часть веса автомобиля приходится на колесо, определяется положением центра тяжести автомобиля. Вообще говоря, ока не равна 1/4) (при езде по гладкой горизонтальной дороге). Если же колесо не сбалансировано, то его центр тяжести движется по окружности радиуса $r$ с центростремительным ускорением $\omega^{2}r$ ($r$ - расстояние между центром колеса и центром тяжести, $\omega$ - угловая скорость вращения колеса). Поэтому в тот момент, когда центр тяжести находится в самой нижней
точке, значение $| \vec{N} |$ больше значения $\frac{1}{4} M| \vec{g} |$ на величину $m \omega^{2}r$ ($m$ - масса колеса) Когда же центр тяжести находится в самой верхней точке, значение $| \vec{N} |$ меньше $| \frac{1}{4} M | \vec{g}|$ на такую же величину. При проскальзывании колеса относительно дороги (проскальзывание всегда имеет место) сила трения между колесом и дорогой по этим причинам оказывается переменной. Поэтому в некоторых местах шина изнашивается быстрее, чем если бы колесо было сбалансировано. А это приводит к необходимости чаще менять покрышки.