Для чего автомобилю нужна коробка передач?

назад http://www.proza.ru/2018/06/30/1910

Физика для автомобилистов, для чего нужна коробка передач?

Если жмешь на педаль газа, то не слишком ли рано жмёшь?
Ведь надо же сначала уменьшить, при необходимости, передаточное число коробки передач (переключив передачу), чем жать на газ. Ибо для каждой скорости - своя передача.
Ведь иначе автомобиль не разгоняется, а вибрирует, трясётся, ибо сцепление не срабатывает (а именно проскальзывает), а поэтому начинает напоминать о себе своим запахом.(жженой резины) Поэтому трогаться с места надо на 1-ой передаче и лишь только набрав некоторую скорость (какую именно? Примерно 10-15 км/час. Хотя это зависит от коробки передач конкретного автомобиля.), при необходимости разогнаться дальше, переходить на 2-ую и т.д передачи.

Зачем вообще необходима коробка передач? Начнём с того, что между двигалем машины и её ходовой частью есть связующее звено - сцепление.  Сцепление - необходимый элемент  автомобиля, т.к. является своего рода тумблером, при необходимости соединяющим или разъединяющим двигатель машины  с трансмиссией машины. Так, без сцепления невозможно было бы торможение, а также запуск двигателя.
Сцепление работает, используя силу трения, причём сухого. А такая сила трения обладает одним интересным свойством: она не только тем больше, чем больше сила прижима одного контактирующего предмета к другому, но и тем меньше, чем больше относительная скорость трущих между собой предметов.
(и это 2-ое свойство силы трения, увы, до сих пор н вошло в школьную программу.
Здесь об этом более подробно http://www.proza.ru/2016/11/27/114)
Все, наверно, видели фокус с выдергиванием скатерти со стола, на которой находятся некие предметы, не очень, надо сказать, тяжёлые. Если делать это достаточно быстро, то можно добиться того, чтобы вс эта утварь осталась на столе, может, только слегка изменив своё положение. Этот опыт и подтверждает вышеупомянутое свойство силы трения.

Так вот, поскольку данное свойство силы трения имеет место быть, то в результате становится понятно, зачем нужна коробка передач в автомобиле. Она преобразует большую вращательную скорость входного вала
(присоединяемого через сцепление к карданному валу двигателя) в пониженную в разы вращательную скорость выходного вала коробки передач.
(присоединямого к дальнейшей трансмиссии машины) )
Зачем это нужно? Да чтобы обеспечить плавный разгон машины и в особенности при трогании её с места. По аналогии в вышеупомянутым опытом выдергивания скатерти скатерть нужно тянуть настолько медленно (то есть сообщая скатерти не очень большое ускорение), чтобы все предметы, находящиеся на ней, благополучно съехали со стола вместе со скатертью.

С точки зрения экономии топлива и уменьшения износа деталей трансмиссии в идеале коробка передач должна иметь не ступенчатое, а плавное (и притом автоматическое) изменение передаточного числа, что и обеспечивается в вариаторных коробках передач. Которые, правда, сейчас пригодны только для малых мощностей двигателей, а также отличаются высокой сложностью конструкции (и значит, и пониженной надёжностью и высокой стоимостью)