Сопротивление качению и сила трения в FBD

Я пытаюсь получить четкое представление о сопротивлении качению и силе трения в FBD.

Сопротивление качению

Можем ли мы сказать, что сопротивление качению (трение качения/сопротивление качения) действует в направлении вверх по отношению к катящемуся колесу (из-за ведущей равнодействующей силы), вызывая момент/крутящий момент сопротивления, противодействующий направлению вращения колеса, но, начиная с с точки зрения FBD он действует как сила, противодействующая тяговой силе или толкающей силе, которая ускоряет колесо/транспортное средство в определенном направлении?

Например, в FBD для автомобиля сила сопротивления качению действует в направлении, противоположном движущей силе/движению автомобиля. Или сила трения, действующая в направлении, противоположном движению автомобиля, является комбинацией сопротивления качению и трения покоя .

ФБД автомобиля

Я понимаю, что статическое трение действует в направлении, противоположном крутящему моменту задних колес, обеспечивая тяговое усилие/движение в этом направлении. Но когда автомобиль движется (колеса катятся), испытывают ли все колеса статическое трение и сопротивление качению в направлении, противоположном движению колес/автомобиля?

Подскажите, пожалуйста, правильно ли я понимаю, спасибо.

Вы читали статью в Википедии о сопротивлении качению ?
@sammy gerbil - Да, и я до сих пор не совсем понимаю. Я знаю, что это «одна из сил, противодействующих движению водителя». Я обновил свой пост, не могли бы вы (или кто-то другой) ответить на мой вопрос. Если вам нужна дополнительная информация, пожалуйста, дайте мне знать.
Если вы нажимаете на газ, статическое трение имеет то же направление, что и движение, но в противном случае оно противостоит движению. Технически сопротивление качению обеспечивает только противодействующий крутящий момент; он уменьшает угловой момент колес и, таким образом, замедляет вращение. Однако это не замедляет линейную скорость. Сопротивление скольжению — статическое трение — это то, что превращает замедленное вращение в замедленную линейную скорость. Итак, да, они оба происходят в одно и то же время в одном и том же направлении, когда колесо движется по инерции.
@ Джим - Хорошо, поэтому, когда задние колеса приводятся в движение, они будут испытывать статическое трение / тягу только в направлении движения и сопротивление качению в противоположном направлении движения. А ведомые колеса будут испытывать статическое трение и сопротивление качению против направления движения. Но если автомобиль движется исключительно за счет собственного импульса / движения по инерции, ведущее и ведомое колеса будут испытывать статическое трение и сопротивление качению, противоположное направлению движения. Я правильно вас понял?
@ Джим - Кроме того, поскольку сопротивление качению обеспечивает противодействие вращению колеса, почему оно представлено в FBD как сила, противодействующая движению колеса / транспортного средства? Связано ли это с тем фактом, что противодействующий крутящий момент уменьшает крутящий момент колеса и, следовательно, уменьшает тяговое усилие, которое колесо и поверхность способны создавать? т.е. сила сопротивления качению в основном вычитается из силы тяги?
@somers вот где все переходит в серую зону. Технически то , как я описал это правильно. Причина, по которой сопротивление качению представлено как сила, противодействующая движению в FBD, заключается в том, что при движении накатом сопротивление качению влияет на силу статического трения, которую испытывают колеса. Идеальное колесо в вакууме, не имеющее сопротивления качению, будет двигаться вечно без статического трения. Поскольку сопротивление качению создает статическое трение, противоположное движению, мы просто обозначаем это трение как сопротивление качению в FBD, чтобы отделить его от статического трения, которое заставляет автомобиль двигаться.

Ответы (1)

Статья в Википедии о сопротивлении качению указывает на то, что здесь работают несколько механизмов. В то время как сценарий, показанный на вашей диаграмме (деформируемая шина на твердой дороге), может быть смоделирован как крутящий момент, противодействующий вращению колеса (также трение на оси), другие сценарии (например, твердое колесо на деформируемой дороге) могут быть не такими.

Различие между силой трения, нормальной реакцией и сопротивлением качению является искусственным, не присущим природе, поэтому неразумно педантично относиться к различиям между ними, если это различие не проводится в вопросе.

Как и трение, сопротивление качению связано некоторым эмпирическим законом с такими параметрами, как нормальная реакция между поверхностями, диаметр колеса, давление в шинах или линейная скорость транспортного средства. Закон может содержать несколько коэффициентов и относится к конкретному сочетанию материалов. В статье в Википедии приведены примеры.

Если нет особой причины поступать иначе, я предлагаю самое простое решение — смоделировать все формы сопротивления качению (независимо от механизма) как единую силу, противодействующую движению качения .

Отвечая на ваш последний вопрос, в зависимости от обстоятельств могут быть разные комбинации сопротивления качению и статического/кинетического трения на каждой шине движущегося транспортного средства.

В идеальном случае (отсутствие сопротивления качению) постоянная скорость не требует силы, поэтому статическое трение отсутствует. Если сопротивление качению не равно нулю, то должна существовать движущая сила и, следовательно, некоторое статическое трение, действующее на все колеса, чтобы поддерживать их движение с постоянной скоростью. Если транспортное средство ускоряется/тормозит, то для их ускорения требуется статическое трение. Если автомобиль тормозит, на тормозных колесах может возникать кинетическое (скользящее) трение.

Если все колеса одинаковы и несут одинаковую нагрузку, то предполагается, что сопротивление качению одинаково для всех, независимо от того, движутся они или тормозят, или ни то, ни другое. Некоторые колеса могут нести большую нагрузку, например, из-за того, что тяжелый двигатель находится ближе к ним, или автомобиль сильно разгоняется или тормозит. Для таких колес сопротивление качению будет выше.

Сопротивление качению и сила трения в FBD
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v