在实际生活中推上半部跟推下半部有区别,是因为“滚动阻力”这个力的存在。前几天有一位大侠刚为我上过一课。建议大侠也去查询一下 具体,见这个帖子 |
推上半部所需要的力量明显小于推下半部的力量,这个应该是共识吧 |
圆筒滚动要满足一个条件,圆筒平移加速度等于角加速度乘以半径。x<r/2时,圆筒平移要快于圆筒转动,相对趋势向前,摩擦力向后,x>r/2时,圆筒转动快于圆筒平移,运动趋势向后,摩擦力向前。圆筒滚动在接触点是向后滚得 |
直觉会欺骗人的,尤其是圆筒的滚动,层主可理论分析一下。圆筒与地面的接触相对运动取决于圆筒中心平移运动与圆筒滚动。假如没有摩擦力,且x>r/2,a=F/m(圆筒平移加速度)角加速度A=F*x/I(I为转动惯量I=(mr^2)/2)与地面接触点由滚动产生的加速度a2=r*A=F*x/(m*r/2)>a,所以在接触点其实滚动是有反向运动趋势的,这时候摩擦力是向前的(我之前计算错误,中间值是r/2) |
假定你推地上一个圆筒,个子高的话,就推在上半部,个子矮的话就推在下半部,但是不管推哪里,圆筒都是滚动向前,并不会因为你推的地方比较矮,圆筒就会反向转动,而摩擦力始终与相对运动方向相反,因此也始终是朝后 |
筒有一个向前的加速度也有一个绕自身轴心旋转的加速度,所以类似筒滚动这样的静摩擦力方向可向前也可向后也可为0,要根据具体情况分析 |
是的,这是个不平衡的,筒是有加速度的 |
我刚计算了一下另一种理论模型:支撑面水平,实心圆筒在支撑面上,力F平行于支撑面,x为F距离筒心距离,r圆筒半径,不考虑滚动摩擦,计算得出一个结论,x<r,摩擦力向后,x=r,摩擦力为零,x>r,摩擦力向前。 |
摩擦力是因运动趋势产生的,拿车轮来说,没有摩擦力,车轮顺时针转圈。所以我们看见车轮(主动轮)向前运动,实际上车轮相对地面是向后的(顺时针),这就是主动轮的摩擦力为啥跟运动方向是一个方向。所以我说这个道理跟车轮是一样的 |
不过那些大神们现在很少来论坛了 |
讨论的过程就是学习的过程,我也很喜欢 |
看来我们都无法说服对方,不过这种讨论的气氛是我非常喜欢的 希望有高手来帮忙看看吧@Cavalier_Ricky 上面的各位大神,有时间能否帮忙看看 |
我们考虑相对运动最好去除摩擦力看往哪个方向运动,直观感觉会欺骗人的,尤其是滚筒这个东西 |
换种想法,如果没有摩擦力,力F偏心,那滚筒是不是顺时针转动?它跟斜面的相对位移是右下方向的,所以摩擦力向上是很合理的 |
这么想吧,把支撑面放平,F减小到圆筒保持静止,再来分析,是不是发现摩擦力只能跟F方向相反 再来看这个应用,F的作用是使圆筒向左上方移动,摩擦力是用来阻止相对运动的,所以它的方向是沿支撑面斜向下的(当然如果圆筒真的动起来了,还是要引入F跟筒壁之间的摩擦力的) |
层主说摩擦力是阻力,受力模型上看他是动力。车轮的摩擦力是动力是因为有电机扭矩,这个其实差不多,力F提供的扭矩让摩擦力成为了动力,否则,受力无法平衡 |
F经过筒心在平衡状态是不会产生摩擦力的,摩擦力产生是因为没有经过筒心,F产生的摩擦力我们不考虑,此时摩擦力经过计算是与F方向一致的,所以摩擦力的存在减小了F的大小,使F小于重物沿斜面的分力 |
还是回复来说明这个问题吧,对于这个应用来说,在前面的分析里面不应该将摩擦力引入,因为会让分析变的更复杂 假定摩擦力存在,而又通过筒心,你会发现摩擦力会在筒心上产生一个逆时针的扭矩(圆筒有向左运动趋势的时候),然而这个扭矩并没有其他力矩可以跟它抵消,所以我们不得不引入一个新的摩擦力,就是F与圆筒筒壁之间的摩擦力,这样下来,简化后的模型里面就出现了五个力 如果用我前面第一种分解F的方法,不需要引入摩擦力,也就是只计算力平衡(F,N,G),不需计算力矩平衡 G不变,N不变,那所需的F最小值就不变,多任何一个分力出来,F都会变大,因此F最小时,一定通过筒心,并平行于支撑面 |
上面两种分析,F产生的等效转矩都被摩擦力产生的转矩抵消,而摩擦力是可以避免的,只要F通过圆心,摩擦力转矩就会消失,因此说F不是最小?这句话听得不是很明白,摩擦力(静摩擦)方向是向上的,也就是摩擦力此时是作为部分动力使用的,那为啥要避免摩擦力呢? |
你说的很对,是我的表达不够严谨,对圆管做受力分析,它将受到自身重力,垂直于支撑面的反作用力,平行于支撑面并相切与圆管的静摩擦,F 其中F可以做简化,简化为:通过接触点和圆管圆心的径向力,通过接触点并与圆管相切的切向力,切向力对圆管产生一个逆时针的转矩,摩擦力产生一个顺时针的转矩,这两个转矩相等(平衡状态下) F还可以这样简化:将F平移到圆管圆心,大小不变,同时产生一个逆时针的转矩,大小等于M=F*0.02(20毫米),这个转矩大小等于摩擦力产生的转矩(平衡状态下) 上面两种分析,F产生的等效转矩都被摩擦力产生的转矩抵消,而摩擦力是可以避免的,只要F通过圆心,摩擦力转矩就会消失,因此说F不是最小 另外:F无论在哪个方向,都是需要有实物的,比如用一个气缸,或者其他之类可以伸出缩回的,这列东西都需要自身有导向,所以,F在哪个方向都是可以实现的,只是对提供F机构的自身导向有不同的要求 |
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