Силы трения и их направления

Недавно я задал вопрос о силе трения на бирже математического стека (потому что это в основном часть программы по математике) и сделал некоторые выводы.

  1. Если А и В находятся в жестком контакте и находятся в предельном равновесии, то существуют две силы трения. Один действует на А, другой действует на В.

  2. Направление сил трения можно определить, вычислив направление движения, если бы трения не было (это трюк для определения направления силы трения, о котором упоминалось на https://physics.stackexchange.com/a) . /94837/128083 )

  3. Направления сил трения на А и В противоположны.

1,2 тривиальны и подразумевались в ссылке обмена математическим стеком. Однако я вывел правило 3, наблюдая за относительными скоростями каждого объекта.

Предположим, что A — это стена, а B — это шар, который находится в грубом контакте с A. С точки зрения A B падает вниз, следовательно, на B должна действовать восходящая сила трения. С точки зрения B A движется вверх, следовательно, вниз сила должна действовать на А.

Однако возникает проблема в следующем вопросе

Вопрос

(Под нисходящим и восходящим я подразумеваю восходящий тангенциальный и нисходящий тангенциальный в точке P)

Шарик Р движется вниз. Сила трения, направленная вверх, действует на P. Сила трения, направленная вверх, в точке P подразумевает силу трения вниз для диска в точке P. Поскольку сила трения противоположна направлению движения, трение вниз означает движение вверх и, следовательно, момент по часовой стрелке. Однако кажется тривиальным, что диск должен вращаться против часовой стрелки, но, используя правило 3, мы можем заключить, что движение происходит по часовой стрелке.

Может кто-нибудь объяснить ошибки в предложенном правиле 3? Если ошибка действительно существует, объясните, пожалуйста, какую-нибудь альтернативу, которую я могу использовать для определения направления сил трения.

Ссылка, упомянутая выше: https://math.stackexchange.com/q/2303592/335742 .

Ответы (3)

Ваша проблема в этой фразе:

Так как сила трения направлена ​​против направления движения...

Силы трения противоположны направлению относительного движения. Дело не в том, что это противоположное абсолютное движение.

Представьте, что вы бросаете предмет на конвейерную ленту, движущуюся вправо. Трение ремня об объект заставляет его также двигаться вправо. Таким образом, трение и движение не противоположны.

Но пока он не достигнет той же скорости, объект движется влево по сравнению с лентой .

Возвращаясь к вашему диску, если бы трение было нулевым, диск не вращался бы. Мяч просто соскальзывал вниз. В таком случае относительное движение между объектами было бы движением шара вниз по сравнению с диском. Это говорит вам о том, что трение между ними будет направлено «вверх» на шар и «вниз» на диск. Это направление трения является силой и дает вам ускорение. Мяч падает медленнее, чем при нулевом трении, и диск ускоряется против часовой стрелки.

Не могли бы вы пояснить, откуда вы узнали, что при движении мяча вниз направление трения на диске направлено вниз?
Без трения шарик тянулся бы вниз под действием силы тяжести и двигался бы вниз относительно диска (поскольку других касательных сил на диск нет, он оставался бы в покое). Трение действует противоположно этому относительному движению (вверх по шарику, вниз по диску).
Итак, я предполагаю, что вы используете аналогию, которую я дал в своем вопросе при объяснении правила 3. Таким образом, диск вращается потому, что существует неуравновешенная сила (трение), и, следовательно, он вращается в направлении силы. Верно? Я понял остальную часть вашего ответа. Только одно, что вы имели в виду под "Но пока он не достигнет той же скорости, объект движется левее по сравнению с лентой." При одинаковой скорости относительное движение равно 0. Как эта относительная скорость может возникать в левом направлении (с точки зрения ремня).
Ситуация началась с относительного движения, потому что лента двигалась, и на нее был помещен объект. Лента движется вправо (относительно комнаты). Объект неподвижен (относительно помещения). Итак, объект движется влево относительно ленты. Поскольку трение ускоряет объект вправо, относительная скорость между лентой и объектом уменьшается до нуля.

Предположим, что между двумя телами существует относительное движение, причем одно тело движется быстрее другого.

Сила трения на более медленном теле такова, что пытается увеличить его скорость, чтобы уменьшить относительное движение между телами.
Сила трения на более быстром теле такова, что пытается уменьшить его скорость, чтобы уменьшить относительное движение между телами.

Таким образом, у вас есть две силы трения, действующие в противоположных направлениях, обе из которых пытаются уменьшить относительное движение между телами.

Аналогичное рассуждение можно привести и для двух тел, движущихся в противоположных направлениях.
В этом случае сила трения на одно тело действует в том же направлении, что и направление движения другого тела, и то же самое верно и для другого тела.
Конечным результатом являются силы трения, пытающиеся уменьшить относительное движение между двумя телами.

В обоих случаях силы трения, действующие на два тела, направлены в противоположные стороны и равны по величине — третий закон Ньютона.

В примере, который вы представили для третьего закона Ньютона, необходимо, чтобы их «скорости» были одинаковыми, если я хочу, чтобы силы трения были равными. Верно?
@FaiqRaees Это всегда верно, так что один объект может не двигаться, а другой объект движется, и это будет кинетическое трение.
О, так силы трения, несмотря ни на что, будут одинаковыми, потому что относительная скорость объектов всегда будет одинаковой. Спасибо.

Вы сами упомянули ответ! Поскольку на P действует восходящая сила трения, на диск в точке контакта P действует направленная вниз сила трения, и, следовательно, он вращается против часовой стрелки (обратите внимание, направление сил трения противоположно направлению, а не направлению вращения). движение) (Хотя, если быть точным, силы трения не направлены прямо вверх или вниз. Они направлены по касательной в точке P)

Пожалуйста, смотрите редактирование.
Я думаю, что силы трения и направление движения соответствующего тела противоположны. Таким образом, трение вниз подразумевает движение диска по часовой стрелке (которое будет компенсировано присутствующим трением).
Вы путаете относительное движение (или возможное движение) двух объектов с общим движением объектов. Представьте себе движущийся поезд, и вы двигаете какой-либо предмет к задней части поезда. Трение от предмета об пол действует в направлении задней части поезда, но поезд все еще движется вперед, не так ли?
Силы трения и их направления
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v