Как может работать статическое трение?

Я думаю, вы смущены тем, что$d$предполагается, что в уравнении$W=F\cdot d.$Вы, кажется, находитесь под впечатлением, что$d$это расстояние, на которое перемещается объект, на который действует сила, относительно объекта, создающего силу. Но это не правильное значение$d$в уравнении, и вы это знаете.

Представьте, если бы автомобильный ящик стоял перед грузовиком, а грузовик толкал бы ящик. Тогда, я думаю, у вас не будет проблем с утверждением, что грузовик выполняет работу над ящиком, даже если относительное расстояние между грузовиком и ящиком не изменится.

Теперь ситуация в вашем вопросе в основном такая же, как и эта, за исключением того, что сила действует на дно ящика, а не на его сторону, и сила возникает из-за трения, а не нормальной силы. Но ни одно из этих различий не должно изменить объем выполняемой работы.

При этом у вас была бы правильная точка зрения, если бы проблема заключалась в работе, проделанной в раме автомобиля. В этой системе координат коробка не движется (при условии, что коэффициент трения покоя достаточно велик), так что$d$действительно ноль. Таким образом, в этой системе отсчета работа не совершается.

Без трения между ящиком и платформой грузовика ящик оставался бы в покое в системе отсчета дороги, поскольку грузовик ускоряется вниз по дороге.

Ящик движется в системе отсчета дороги из-за действующей на него силы трения.

Таким образом, работа, проделанная над ящиком в системе отсчета дороги, равна силе трения, умноженной на расстояние, пройденное ящиком в системе отсчета дороги (которое может быть меньше расстояния, пройденного грузовиком).

По определению, работа, совершаемая силой, равна$W = F\cdot d$Так как же может работать статическое трение?

Может ли эта сила переместить тело на расстояние$75~\text{m}$?

Трение совершает над грузовиком отрицательную работу, замедляя его и не двигая вперед.

Что положительно влияет на грузовик, ускоряет его и заставляет двигаться$75~\text{m}$это двигатель грузовика.

80-килограммовый ящик производит на него отрицательную работу, потому что он противостоит грузовику, который пытается толкнуть его вперед, и действует на расстоянии 75 м.

Зная, что в$75~\text{m}$пространства , он достигает скорости$72~\text{Km/h}$, вы можете найти ускорение ящика/грузовика. Используя вес ящика и коэффициенты трения, можно узнать отрицательную работу, совершаемую ящиком на грузовике, вычитая энергию и замедляя его.

Статическое трение фиксирует ящик на грузовике и предотвращает его соскальзывание назад и с кузова грузовика.

да, это работа силы трения на грузовике, а не на ящике. Мне нужно понять работу силы трения на ящике . – мех.eng

Как я уже сказал, трение просто запирает ящик, это интерфейс , как сцепление в автомобиле. Количество положительной работы над ящиком равно количеству отрицательной работы$-W = +W$на грузовике. Но работа над ящиком на самом деле выполняется двигателем грузовика.

Черная стрелка справа показывает, как грузовик тянет ящик (благодаря трению), ускоряя его до$v=20m/s$и, следовательно, давая ему$W = E =16,000J$. Надеюсь теперь понятно.

Это не так. Работа выполняется активной силой (например, человек пытается тянуть быка). Эта работа преобразуется в энергию трения (например, тепло, выделяемое черно-белыми поверхностями).

Статическое трение в большинстве случаев не производит и не потребляет работу. Например, для твердого тела, которое катится без скольжения, скорость базовой точки$A$является$\vec v_a = \vec v_{cm} + \vec v_{tangential} \Rightarrow v_a = v_{cm} - \omega R = \omega R - \omega R =0$что подразумевает, что$x_a = 0$. Трение покоя – это сила, действующая на$A$так$W_T = T x_a = 0$

Но когда объект скользит, то сила трения постоянна и равна$T = \mu N$и всегда противоположна скорости тела. Итак, тогда$W_T = - Ts$где$s$это полный путь, пройденный телом.