SteachРано, рано про градиенты вспомнили. Давайте вернемся к азам.
Велосипедсит массой M и скоростью V обладает
кинетической энергией движения. Она вот ни от чего кроме как от скорости и массы не зависит - остальным можно пренебречь (или взять идеального сферического велосипедиста в вакууме, как вариант, для чистоты эксперимента).
Что бы его остановить, сделать его скорость равной нулю, надо вот эту энергию E как-нибудь израсходовать, совершив какую-нибудь работу A, подозрительно равную разнице его энергии E и нулевой энергии покоя. Причем эту работу нужно сделать за время T, отобрав у велосипедиста
мощность P. Т.е. для случая полной остановки A=E=P*t. Отсюда получаем, что чем быстрее мы хотим остановится, тем больше мощности нам нужно отбирать.
При торможении эта мощность отбирается силами трения - колодками об диск, преобразуясь в тепло. Это тепло надо отдать в атмосферу, дабы наши колодки вместе с диском тормоза не приобрели жидкое или газообразное
фазовое состояние. Вспоминаем, что в этом нам помогает
теплопроводность ну и теплоемкость, конечно, в некоторой степени..
Так вот в колодках есть поверхность трения. Та, что непосредственно контактирует с диском тормоза. И подложка, металлическая как правило. И вот тепло от поверхности трения "течет" к подложке строго перпендикулярно (про граничные условия пока забудем, представим что колодка и диск - суть площади бесконечные). Металлическая подложка - она хорошая, она с машинкой контактирует и велосипедом - у нее теплоемкость огого суммарная, попрбуй-ка нагрей! А поскольку теплопроводность в материалах - вещь несколько тормознутая (простите за каламбур), особенно в неметаллах, то поверхность трения температуру имеет больше, чем все остальное.
Дальше надо погружаться в дебри материаловедения, где я вот с ходу так просто и во всех подробностях не расскажу, не силен. Однако, при повышении температуры материалам свойственно становится "мягче", у них там всякие межатомные связи начинают ослабевать. Для нас это означает, что при трении колодки об диск больше "кусочков" колодки будет отрываться с поверхности трения диском. И нельзя забывать про ту самую отбираемую мощность. Чем больше мы ее хотим отобрать у вращающегося ротора - тем сильнее надо сжимать тормозные колодки, как следует из законов про
трение скольжения. А раз мы колодки сильнее должны "вдавливать" в диск, то и всякие деформационные эффекты в поверхности трения тоже начнуть делать свое черное дело, давая диску откусывать все больше и больше атомов с поверхности.
Итого: быстрее тормозим - сильнее греется край колодки и он же быстрее истирается.
На самом деле диск - за счет дырчатой структуры и большой площади - наверняка температуру рассеивает куда лучше, чем подложка тормоза. Но это уже в качестве домашней работы особо пытливым физикам-теоретикам
