Если по-умному, то...
доминирующим фактором потерь энергии является выделение тепла во время деформации шин, что составляет более 90 процентов общего сопротивления. Оставшиеся 10 вызваны аэродинамическим сопротивлением шин и трением в пятнах их контакта с поверхностью.
Деформация шины является вязко-упругой, из-за свойств её материала. Принято считать что упругая деформация происходит мгновенно, когда к материалу прикладывается нагрузка, также считается, что она полностью убирается, когда материал разгружается, и никакой пластической деформации при этом не происходит. Вязкая деформация, напротив, не может быть полностью устранена после разгрузки, в её результате между молекулами материала возникает трение, что вызывает преобразование механической энергии, передаваемой шине, в тепло, и его последующее рассеивание.
Множественные явления способствуют этому, часть из них нелинейные и пластические деформации, часть необратимые изменения микроскопической структуры материала. Моделирование показало, что наиболее значительная потеря энергии из-за гистерезиса происходит в протекторе (47%), потом в переходе от борта к боковине (14%), в боковине (12%), в плечевой зоне протектора (10%) и наконец в кордовом каркасе (8%). Гистерезис приводит к тому, что вектор силы реакции располагается перед осью вращения шины, а не прямо под ней, как показано на рисунке ниже, и это расположение зависит от скорости и температуры.
Эффекты сцепления и сопротивления качению возникают на разных частотах, 10*5-10*10 Гц и 100 Гц соответственно, однако процесс рассеивания энергии зависит от ровно тех же характеристик полимера. Шины с низким гистерезисом и низким сопротивлением качению из-за этого обладают меньшим сцеплением.
На количество выделяемого тепла за каждый цикл вращения влияет величина деформации сжатия, растяжения и сдвига, и шина из более жесткого материала будет деформироваться меньше, и поэтому выделение тепла ею будет ниже, чем менее жесткой. Выделение тепла частично является функцией модуля потерь, или tan(δ), и если деформацию принять постоянной, то шины с более низким модулем потерь будут иметь более низкое тепловыделение. Когда шина вращается с высокой скоростью, она выделает больше тепла, из-за роста количества циклов вращения, поэтому температура шины имеет почти линейную зависимость от скорости.
Увеличение давления приводит к увеличению противодействия деформации шины во время качения. Меньшие деформации шины приводят к меньшим потерям энергии из-за гистерезиса, следовательно, к уменьшению сопротивления качению.
Материал шины в пятне контакта испытывает как сжатие, так и сдвиг. Увеличение давления приводит к уменьшению размера пятна контакта, что в свою очередь приводит к уменьшению сопротивления качению, а сопротивление качения из-за сжатия наоборот при этом увеличивается.
Результирующее сопротивление из-за сдвига и сжатия имеет минимум при определенном давлении, на его величину влияет модуль упругости материала протектора. Более высокий модуль упругости приводит к минимуму сопротивления качения, приходящемуся на более высокое давление.
Температура и давление настолько взаимосвязаны, что их трудно разделить, так как свойства резиновой смеси изменяются с температурой, и её повышение влияет на сопротивление качению, уменьшая гистерезис, и сопротивление. Однако, вследствие повышения температуры резина размягчается, что приводит к увеличению сопротивления, из-за больших деформаций протектора.
Износ протектора является следствием того, что его материал постоянно испытывает деформацию изгиба, сдвига и сжатия. Изгиб происходит перед пятном контакта, и за ним, вокруг радиального вектора. Материал испытывает сжатие в пятне контакта вдоль радиального вектора, и деформация сдвига происходит там, где он входит и выходит из пятна контакта. Повышенная температура приводит к тому, что деградация резинового материала происходит с большей скоростью, что приводит к снижению сопротивления разрыву, а также к размягчению материала, со снижением прочности на разрыв.
