Как будет двигаться «блок на поворотной платформе», если поворотная платформа движется очень быстро?

Если есть блок, который находится на ободе поворотного стола, и мы начинаем вращать этот поворотный стол, я знаю, что во время вращения поворотного стола на блок действует центростремительная сила. Эта сила представляет собой трение покоя. Если мы увеличим угловую скорость поворотного стола, трение покоя должно увеличиться (согласно 2-му закону Ньютона с нормальным направлением Ф "=" м в 2 / р , где в скорость блока, р это радиус, а м масса блока). Если мы продолжим увеличивать угловую скорость поворотного стола, кинетическое трение будет действовать как центростремительная сила вместо статического трения, и блок будет скользить. У меня вопрос, в каком направлении будет скользить блок? Будет ли блок скользить в тангенциальном направлении? Или он будет скользить под углом от тангенциального направления?

Мои ожидания (не знаю, правда ли это) таковы, что согласно второму закону Ньютона Ф "=" м в 2 / р , с в очень большой и Ф (кинетическая сила трения) очень мала, то р должно стать очень большим. Когда радиус любой окружности (вообще) очень велик, то окружность становится похожей на прямую (я имею в виду, что прямая — это окружность такая, что радиус уходит в бесконечность, так как р становится больше, блок будет двигаться как бы по прямой линии), что означает, что блок будет скользить в тангенциальном направлении.

В какой системе отсчета вы находитесь? Из системы отсчета поворотного круга блок ускользнет от центра. От системы отсчета человека, стоящего «в стороне» и наблюдающего за блоком, путь блока будет несколько сложнее и будет зависеть от коэффициента кинетического трения и углового ускорения поворотного круга.
@Eman.suradi: Спасибо за ваши комментарии к моему ответу. Извините, я сам запутался. Я должен сказать, что статический предел применяется в направлении попытки движения. Я временно удаляю свой ответ и исправлю его в течение нескольких дней.
@sammygerbil жду :)
@sammygerbil ..

Ответы (1)

Если бы блок стартовал неподвижно и совершенно безмассово, то да, силы трения не было бы, потому что не было бы нормальной силы, и блок оставался бы на одном месте, пока поворотный стол ускорялся под ним. Это было бы идеальное условие тангенциального проскальзывания.

Однако, если блок массивен и, следовательно, движется вместе с поворотным столом, то любой отказ его статического трения будет означать, что он хочет продолжать движение по прямой линии, не оставаясь на одном месте и не двигаясь вместе с вращающейся системой отсчета. Поворотный стол немного «тащит» его в направлении вращения, но обычно коэффициент кинетического трения намного, намного ниже коэффициента статического трения, поэтому в первом приближении он просто улетает прямо по той касательной, по которой он двигался, когда он потерял тягу: во вращающейся системе отсчета это будет выглядеть в первую очередь как радиальное ускорение, но будет казаться, что сила Кориолиса искажает его также и в тангенциальных направлениях по мере его движения.

Если вы не знаете о силе Кориолиса, я предпочитаю думать о ней как о причине глобальных ветров.на нашей планете. Посмотрите на рисунок «пассатов» на этой странице, как на экваторе ветры движутся на запад. Простое объяснение состоит в том, что, поскольку длина окружности увеличивается пропорционально радиусу, внешние части окружности должны двигаться с большей скоростью, чтобы совершить оборот за то же время. Следовательно, то, что означает быть «в покое» относительно вращающейся системы отсчета — сопутствующей скорости, — включает в себя движение со все большей и большей скоростью на все большие и большие радиусы. Итак, когда вы двигаетесь «наружу» с постоянным импульсом, вращающаяся система отсчета думает, что вы движетесь «назад» относительно нее. Итак, Земля вращается на восток, поэтому Солнце восходит на востоке; если Солнце нагреет океаны и превратит их в пар, который начнет подниматься в атмосферу, тогда мы бы сказали, что этот восходящий поток также кажется дрейфующим на запад относительно поверхности из-за эффекта Кориолиса. Это доминирующий эффект вблизи экватора. Воздух, который он вытесняет, должен вернуться куда-то вниз, поэтому он обычно возвращается вниз на какой-то другой широте, северной или южной, и когда он опускается, он движется намного быстрее, чем скорость сопутствующего ему движения, поэтому кажется, что он движется на восток. относительно поверхности. Вот что делает эффект Кориолиса. поэтому кажется, что он движется на восток относительно поверхности. Вот что делает эффект Кориолиса. поэтому кажется, что он движется на восток относительно поверхности. Вот что делает эффект Кориолиса.

Точно так же, когда ваш объект начинает свое радиальное ускорение, он начинает двигаться все дальше и дальше по радиусу, где у него нет скорости, чтобы не отставать от локальной тангенциальной скорости, поэтому должно казаться, что он ускоряется в обратном тангенциальном направлении. Теперь уменьшенная сила трения покоя будет направлена ​​против сопутствующей скорости, и поэтому она начнет указывать к центру и начнет указывать немного вперед от центра, когда мы доберемся до более высоких радиусов. Наконец, появится еще одна фиктивная сила, если вы не будете увеличивать эту скорость очень медленно из-за вашего ускорения земли относительно рассматриваемого объекта.

«Однако, если блок массивен и, следовательно, движется вместе с поворотным столом, то любой отказ его статического трения будет означать, что он хочет продолжать движение по прямой линии, не оставаясь на одном месте и не двигаясь вместе с вращающейся системой отсчета. Поворотный стол немного "тащит" его в том направлении, в котором он вращается, но обычно коэффициент кинетического трения намного, намного ниже, чем коэффициент статического трения, поэтому в первом приближении он просто улетает прямо по той касательной, по которой он двигался. когда он потерял тягу"
Это объяснение из фиксированной системы отсчета, правда. ?
Что вы подразумеваете под радиальным ускорением? Означает ли это, что объект движется в радиальном направлении?
Да, я имею в виду, что использование сопутствующих полярных координат ( р , θ ) вы видите, что траектория «прямой линии» (фиксированная система отсчета), кажется, идет в сторону увеличения р как бы по параболе, а затем, за счет силы Кориолиса, убывающей θ . Как говорит sammygerbil в другом ответе, все это основано на предположении об очень низких тангенциальных ускорениях, так что «дает» то, что центробежная сила превышает предел статической силы трения.