作者iamokay (Aubin)
看板Physics
标题[问题] 马车与地面间的摩擦力
时间Wed Dec 25 12:26:49 2024
【出处】(习题或问题的出处)翰林108课纲必修物理(高一物理)
【题目】(题目的文字叙述,如有图片亦可提供图片)
https://i.imgur.com/1QV5SlG.jpeg
https://i.imgur.com/W5CslNb.jpeg
第4题答案是(C),详解请见下图。
https://i.imgur.com/GrNgRgK.jpeg
【瓶颈】(解题瓶颈或思考脉络,请尽量详述以利回答者知道要从何处讲解指导)
(错误示范:第X题我不会,求详解)
(错误示范:acceleration of gravity是什麽意思我看不懂)
(正确示范:我算出来的答案好像不太对,这是我的计算过程,哪里出问题?)
综合答案及详解,作者似乎暗示地面施加在车轮的摩擦力为$F_6$,但我记得摩擦力的方
向是要能阻止接触面相对运动,车轮受的摩擦力应该是$F_5$才对,而且此书在前几页有
科普自行车轮胎的物理,当时也有示范如何判断轮胎所受的摩擦力方向,我感觉自己并
没有违例,请问是我哪个环节错了还是本题有瑕疵?感谢。
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 42.79.166.215 (台湾)
※ 文章网址: https://webptt.com/cn.aspx?n=bbs/Physics/M.1735100811.A.4D0.html
1F:→ mhch: 想想轮子要加速转动,所受摩擦力造成的力矩要什麽方向? 12/25 13:10
2F:→ mhch: 再去判断摩擦力要什麽方向? 12/25 13:10
嗨,我不反对其他解法,只是很多书(包括许多大学普物)在教摩擦力时都会警告读者:
「摩擦力不一定跟物体运动方向相反,判断重点在摩擦力能否阻止接触面位移。」,在这
种情况下,为什麽我们解这题时要抛弃一个被再三强调的物理观念?难道这是什麽
duality吗?我真的有些困惑。
※ 编辑: iamokay (42.79.166.215 台湾), 12/25/2024 13:58:53
下图是本书科普摩擦力如何帮助脚踏车前进:
https://i.imgur.com/cl0wFld.jpeg
※ 编辑: iamokay (42.79.166.215 台湾), 12/25/2024 14:15:13
3F:推 ERT312: "阻止接触面位移"这观念用在这里也没错啊 12/25 14:14
4F:→ ERT312: 若马车的轮子与地面无摩擦力 轮子是不是会往前滑 12/25 14:16
5F:→ ERT312: 所以摩擦力向後 12/25 14:16
6F:→ ERT312: 若脚踏车的轮子与地面无摩擦力 轮子是不是会原地向後滑 12/25 14:18
7F:→ ERT312: 因此摩擦力向前 12/25 14:18
抱歉,我不太懂,这样不就矛盾了?无论是马车或脚踏车,我们都在看一个纯滚动的案例
,怎麽脚踏车车轮受到向前的摩擦力到了马车车轮却变成受向後的摩擦力?
我紧接相同的逻辑问一个问题,如果马车车轮受到向後的摩擦力,那马的脚似乎也应该受
到向後的摩擦力,这样的话,到底是什麽水平外力让马-车轮系统可以向右加速?若无这
样的外力存在,系统岂不违反牛顿的运动定律?
※ 编辑: iamokay (42.79.166.215 台湾), 12/25/2024 14:28:53
8F:推 ERT312: 没有摩擦力 马车的轮子哪会滚动呢 12/25 14:27
9F:→ ERT312: 没有摩擦力马车的轮子不会旋转 但仍会向前滑动 12/25 14:28
10F:→ ERT312: 但没有摩擦力 脚踏车的轮子就只能原地旋转无法前进了 12/25 14:29
谢谢你的回应,我目前的想法是脚踏车前轮的说明错了(翰林的图说错了),脚踏车後轮
胎面在链条的作用下有相对地面向後移动的趋势,因此脚踏车後轮确实受到向前的摩擦力
,但是前轮胎面受轮轴施力而有相对地面向前移动的趋势,因此脚踏车前轮应该受到向後
的摩擦力才对。
现在来看马车的例子,这次动力来源变了,改成前轮(也就是马蹄),这个前轮根据前面
的逻辑会受到向前的摩擦力(也就是$F_3$),但是後轮在轮轴施力下有相对地面向前移
动的趋势,因此马车後轮受到的摩擦力为$F_6$,这样两个案例的物理观念应该就接得上
了,请问我还有哪边要修正的吗?谢谢。
※ 编辑: iamokay (42.79.166.215 台湾), 12/25/2024 16:14:17
11F:推 LoveYoung: 课本的图片表示错了吧,驱动轮的後轮摩擦力向前,但作 12/25 16:12
12F:→ LoveYoung: 为转向轮的前轮摩擦力是向後的,马车的轮胎并不是驱动 12/25 16:12
13F:→ LoveYoung: 轮,摩擦力也是向後,才能提供力矩使马车轮胎旋转。 12/25 16:12
抱歉,我编辑时无法看到您的推文,感觉您的说明呼应我上面说的,谢谢回答。
※ 编辑: iamokay (42.79.166.215 台湾), 12/25/2024 16:23:12
※ 编辑: iamokay (42.79.166.215 台湾), 12/25/2024 16:27:44
14F:推 ERT312: 这样看就没错了 12/25 23:23
15F:→ ERT312: 而且与"阻止接触面位移"这个概念也没有扞格 12/25 23:24
谢谢。
※ 编辑: iamokay (42.79.166.215 台湾), 12/25/2024 23:30:57
16F:推 dealifeth1: 脚踏车的图4应该在说後轮而不是前轮 12/27 12:17
17F:推 fragmentwing: 高中毕业好久了 单纯是马是动的车子被动所以会相反 01/02 18:41
18F:→ fragmentwing: 吧 01/02 18:41
19F:→ fragmentwing: 马靠摩擦力前行 作用在车轮上的摩擦力则是要让车轮 01/02 18:42
20F:→ fragmentwing: 留在原地 01/02 18:42