Тело вращается в воздухе и медленно падает на пол.

При вращении тела с постоянной угловой скоростью ю и падает на землю, трение должно действовать, как показано на рисунке ниже.введите описание изображения здесь

Теперь из-за трения центр масс должен ускоряться вперед, и тело должно продолжать двигаться вперед до тех пор, пока трение не перестанет действовать, когда скорость точки контакта равна 0. Следовательно, тело должно продолжать двигаться вперед до бесконечности.

Но когда я пытаюсь провести этот эксперимент с ручкой, ручка останавливается через некоторое время, что, кажется, противоречит тому, что, как мне кажется, должно было произойти. Где я не прав?

Ответы (2)

Есть два фактора, которые вы не учли:

  1. Если поверхность не идеально плоская, неровности, выступы и другие материалы (грязь и т. д.) будут иметь негоризонтальное взаимодействие с цилиндром, оказывая крутящий момент на цилиндр вокруг оси вращения, противоположной угловой скорости. Хотя это похоже на сопротивление воздуха (столкновения с молекулами), я считаю, что это будет гораздо больший эффект. Попробуйте прокатить стержень по ковру (много неровностей и выступов), а не по линолеуму или плоскому виниловому полу.

  2. Если поверхность не идеально ровная, гравитация вызовет крутящий момент, который может остановить (или ускорить) угловое движение.

Также сопротивление воздуха.

Когда он впервые коснется земли, если он вращается достаточно быстро, чтобы превысить коэффициент статического трения, он будет иметь кинетическое трение во время скольжения. Это запустит его ускорение вперед, пока он не перестанет скользить. Тогда у него будет трение качения (статическое) с землей. Он также будет иметь трение от сопротивления воздуха. Эти трения будут замедлять его вращение, пока оно в конце концов не остановится.

На чем основано предположение, что оно будет иметь кинетическое трение при первом ударе о землю. Почему это не может быть статическое трение?
@BobD Будет ли достигнута мгновенная максимальная горизонтальная скорость без проскальзывания?
Почему нельзя? Пока не превышена максимально возможная статическая сила трения.
@BobD Я уважаю ваши знания, поэтому я внес правку. Я предполагаю, что в некоторых случаях деформация материала может поддерживать статическое трение с момента контакта. Спасибо за ваш вклад.
@BobD Наличие статического трения с момента контакта означало бы, что горизонтальная скорость пера мгновенно изменяется от нуля до некоторого ненулевого значения . Чтобы не было проскальзывания, горизонтальное движение пера должно соответствовать его вращательному движению. Если проскальзывания действительно нет, это указывает на то, что горизонтальное движение приобретает соответствующую скорость в момент контакта, что подразумевает бесконечное ускорение и силу трения.
@NuclearWang Хорошие моменты.
@AdrianHoward, я знаю, что это немного поздно, но статическое трение должно создавать крутящий момент по часовой стрелке, который увеличивает угловую скорость при уменьшении скорости центра масс. Но мы не видим увеличения угловой скорости во время эксперимента.
@Get_RiGhT Статическое трение уменьшает угловую скорость и уменьшает скорость COM
@AdrianHoward Оба из них не могут происходить одновременно, потому что, если статическое трение действует влево, оно создает крутящий момент, который увеличивает угловую скорость.
@Get_RiGhT И то, и другое должно произойти, сила трения слева действует против инерционного импульса цилиндра справа, и это замедляется.
Тело вращается в воздухе и медленно падает на пол.
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 3v