Почему шина не возвращает всю энергию
В месте контакта с дорогой шина сплющивается, а после него снова принимает округлую форму. Но резина — не идеальная пружина: при деформации её внутренние слои трутся и перестраиваются, часть механической энергии рассеивается в виде тепла. Это явление называют гистерезисом: материал при восстановлении отдаёт меньше энергии, чем получил при сжатии.
Поэтому на шину нужно постоянно тратить силу, чтобы снова деформировать её в следующем обороте. Если двигатель не компенсирует эту потерю, колёса и автомобиль замедляются.
Как тепло превращается в сопротивление движению
Представьте, что к колесу прикладывают нагрузку. Перед пятном контакта шина чуть прогибается, а за ним расправляется. Из-за потерь восстановление происходит не мгновенно: область деформации смещена относительно зоны нагрузки. В результате дорога словно оказывает колесу небольшое сопротивление — это называют сопротивлением качению.
Энергия не исчезает: она переходит преимущественно в тепло внутри шины. Нагрев можно почувствовать после долгой поездки, хотя основная потеря проявляется не как заметно горячее колесо, а как дополнительная работа двигателя.
Почему важна даже небольшая потеря
Один оборот отнимает мало энергии, но шина делает их тысячи за поездку. Поэтому сопротивление качению влияет на то, сколько топлива или заряда требуется для движения. На величину потерь воздействуют конструкция и состав шины, нагрузка и давление: при недостаточном давлении шина обычно сильнее деформируется, и энергия тратится интенсивнее.
Так что каждое колесо непрерывно превращает часть работы двигателя в тепло — не из-за трения протектора о дорогу в обычном смысле, а прежде всего из-за того, как резина сжимается и восстанавливает форму.
