In welchem ​​Bezugsrahmen existiert Reibung?

Was ist Reibung?

Wikipedia definiert Reibung als:

Reibung ist die Kraft, die der relativen Bewegung fester Oberflächen, Fluidschichten und Materialelementen widersteht, die gegeneinander gleiten.

Aber Kräfte sind relativ, also in welcher Beziehung existiert Reibung? Wir gehen normalerweise davon aus, dass wir, wenn wir sagen, dass eine Kraft auf einen Körper wirkt, meinen, dass die Kraft vom Rahmen des Bodens auf den Körper wirkt.

Betrachten Sie dann aber einen Block auf dem Lastwagen, beide haben die gleiche Beschleunigung in Bezug auf den Boden, und nehmen Sie weiter an, dass die Oberfläche von beiden rau ist.

LKW

In welchem ​​Bezug besteht also in diesem Fall Reibung? Vom Boden her wirkt auf den Klotz eine Kraft nach den Newtonschen Gesetzen in Beschleunigungsrichtung. Ist das Reibungskraft? Nein, das ist die Kraft, mit der sich der Lastwagen bewegt. Aus dieser Referenz kann ich den Block einfach als Teil des Lastwagens betrachten, und es besteht überhaupt keine Notwendigkeit, Reibungskraft geltend zu machen.

Gibt es jetzt eine Reibungskraft von der Referenz des Lastwagens? Nochmals nein, da sich der Block überhaupt nicht von der Referenz des Lastwagens bewegt, daher könnte es keine Reibung geben.

Gibt es also überhaupt Reibung oder nicht in den Fällen?

Wenn der Block nun aus Eis besteht und die Oberfläche des Lastwagens nass ist, dann unterscheidet sich die Beschleunigung des Blocks von der des Lastwagens, sagen wir, sie ist in Beschleunigungsrichtung des Lastwagens, aber mit einer geringeren Größe als dieser des LKW. Nun muss vom Bodenbezug her eine Kraft gegen die Beschleunigung wirken, es ist Reibung. Aber was ist das für eine Reibung? Ist das Haftreibung oder Gleitreibung?

In welcher Referenz muss also Reibungskraft eingeführt werden? Und wie bestimmt man die Art der Reibung anhand einer anderen Referenz als den Oberflächen, zwischen denen die Reibung besteht?

RE: "Betrachten Sie den Block einfach als Teil des Lastwagens, und es besteht überhaupt keine Notwendigkeit, Reibungskräfte hervorzurufen". Diese Methode würde die Fälle nicht erklären (z. B. wenn der Block aus Eis besteht und die Ladefläche des Lastwagens nass ist), in denen der Block eine andere Beschleunigung als der Rest des Lastwagens hat.

Antworten (3)

... Kräfte sind relativ ...

Nein sind sie nicht. Die realen Kräfte auf ein Objekt (und dazu gehört auch die Reibung) sind in jedem Referenzrahmen gleich. Wenn Sie jedoch in einem nicht trägen Referenzrahmen arbeiten (z. B. dem Referenzrahmen eines beschleunigenden Lastwagens), müssen Sie möglicherweise Pseudokräfte einführen, um vorzugeben, dass Objekte (wie der Block) im Gleichgewicht sind, obwohl dies nicht der Fall ist.

Im nicht trägen Bezugssystem eines Lastkraftwagens, der mit Beschleunigung beschleunigt A , gibt es eine rückwärtsgerichtete Pseudokraft − M A auf den Block. Dem wirkt eine nach vorne gerichtete Reibungskraft entgegen M A , so dass der Block relativ zum Lastkraftwagen stationär ist.

Im Trägheitsbezugssystem des Bodens wirkt nur eine horizontale Kraft auf den Block, die Vorwärtsreibungskraft M A . Dadurch wird der Block mit Beschleunigung nach vorne beschleunigt A so dass es relativ zum Lastkraftwagen ortsfest ist.

Beachten Sie, dass die Reibungskraft in beiden Referenzrahmen genau gleich ist.

(Davon gehe ich durchgehend aus A <= μ G , damit die maximale Haftreibung nicht überschritten wird und der Klotz nicht auf dem LKW rutscht).

Habe ich also Recht zu sagen, dass man zur Bestimmung der Art und Richtung der Reibung seinen Rahmen auf den einer der Kontaktflächen verschieben muss, dann das freie Körperdiagramm des anderen Körpers zeichnen und dann eine Kraft entgegengesetzt zur Richtung zeichnen muss der horizontal wirkenden Kraft (parallel zu beiden Flächen). Wenn sich der Körper in diesem Rahmen bewegt, ist die Reibung kinetisch, wenn nicht, ist sie statisch?
@IDKWTD Es ist immer einfacher, einen Trägheitsreferenzrahmen zu verwenden - das vermeidet die Notwendigkeit von Pseudokräften. Die Reibungsrichtung ist immer parallel zur Oberfläche zwischen zwei Objekten und wirkt einer Relativbewegung zwischen ihnen entgegen. Und vergessen Sie nicht, dass nach Newtons drittem Gesetz gleiche und entgegengesetzte Reibung auf beide Objekte wirkt.
@IDKWTD: Man muss nicht "seinen Rahmen auf den einer der Kontaktflächen verschieben". Wählen Sie einen beliebigen Trägheitsrahmen - die Differenz der Geschwindigkeiten der beiden Oberflächen in diesem Rahmen ist gleich. Das heißt, die Relativgeschwindigkeiten der Oberflächen sind intertialsystemunabhängig, ergeben also unabhängig von der Wahl des Trägheitsreferenzsystems die gleiche Reibungskraft. (Angenommen, Sie sehen sich ein Video an, das von einer Kamera aufgenommen wurde, die sich mit konstanter linearer Bewegung bewegt. Der Geschwindigkeitsunterschied zwischen den beiden Oberflächen ist derselbe, unabhängig davon, welche konstante lineare Bewegung die Kamera hat.)
@Eric Towers bilden einen Trägheitsbezugsrahmen, es gibt keine Relativgeschwindigkeit zwischen Block und Lastwagen. Sollte ich also zu dem Schluss kommen, dass es keine Firicton-Kraft gibt?
@IDKWTD: Sie haben an anderer Stelle erklärt, dass Ihre Haftreibung vorhanden ist, wenn die Seitenkräfte klein genug sind, dass die zugehörige Querbeschleunigung keine Seitengeschwindigkeit induzieren kann, und dass kinetische Reibung vorhanden ist, wenn die Seitenkräfte / -beschleunigungen groß genug sind, um die Seitengeschwindigkeit zu induzieren. Das heißt, die Haftreibung ist klebrig und führt dazu, dass sich Objekte nicht in Bewegung setzen, wenn die Kräfte / Beschleunigungen klein sind, und die kinetische Reibung ist das, was Sie erhalten, wenn die Beschleunigungen / Kräfte groß genug sind, dass eine Relativbewegung auftritt. Nachdem festgestellt wurde, dass es keine Relativgeschwindigkeit gibt, ...
@IDKWTD Ohne Reibung würde es eine Relativbewegung zwischen dem Block und dem Lastwagen geben - der Block würde relativ zum Lastwagen nach hinten rutschen. Wenn es also keine Relativbewegung zwischen Block und Wagen gibt, muss es Reibung geben.
@IDKWTD: "Zwischen Block und LKW wird es keine Relativgeschwindigkeit geben" - es kann Reibung geben, selbst wenn keine Relativbewegung vorhanden ist; Im traditionellen vereinfachten Modell gibt es zwei Reibungsregime: statische Reibung (keine Relativgeschwindigkeit, verhindert das Gleiten) und kinetische Reibung (tritt auf, wenn sich das Objekt in relativer Bewegung befindet). Siehe das
@IDKWTD: Ich denke, was Sie verwirrt, ist, dass sich der Block mit dem Lastwagen bewegt, aber denken Sie daran, der Lastwagen beschleunigt , das ist der Schlüssel. Nach dem ersten Hauptsatz streben Gegenstände danach, ihren Bewegungszustand beizubehalten; hätte man die möglichkeit, die kontaktreibung plötzlich abzuschalten, würde sich der klotz mit konstanter geschwindigkeit (w bzw. zum boden) geradlinig weiterbewegen, aber der lkw ​​würde ihn überholen, weil seine eigene geschwindigkeit ständig zunimmt . Reibung verleiht dem Block also Beschleunigung, damit er mithalten kann.

Betrachten Sie die Situation, in der der Lastwagen in Bezug auf den Boden beschleunigt, und lassen Sie den Block auch in Bezug auf den Lastwagen stationär sein, wie in Ihrer Situation. Betrachten Sie dann den Bezugsrahmen des Lastwagens.

Da der Lastwagen ein beschleunigender Referenzrahmen ist, spürt der Block eine "fiktive" Kraft (nennen wir es G ), die nach hinten vom Lastwagen zeigt. Steht der Klotz gegenüber dem Flurförderzeug, muss also eine Kraft anliegen F entgegenwirken G . Das ist Reibung.

Ist das ein Tippfehler: Der LKW beschleunigt von der Referenz des LKWs?
schlechtes Englisch, lass mich umformulieren
Was ist das für eine Reibung? Statisch oder kinetisch?

Wenn der Lastwagen zu beschleunigen beginnt, neigt der Block aufgrund seiner Trägheit dazu, still zu bleiben. Es besteht also eine Tendenz zu einer relativen Bewegung zwischen dem Deck und dem Block. Immer wenn eine Relativbewegung oder eine Tendenz zur Relativbewegung vorhanden ist, entsteht eine Reibungskraft, wenn raue Oberflächen miteinander in Kontakt kommen. Das ist die Kraft, die den Block mit dem LKW beschleunigt. Dies bezieht sich auf den Bodenrahmen.

Betrachtet man die LKW-Referenz, steht der Block still. Aber es hat eine fiktive Kraft M A in die Rückwärtsrichtung, weil es sich mitbewegt A Beschleunigung in Bezug auf den Bodenrahmen. Um diese Kraft auszugleichen, muss es eine entgegengesetzte Kraft geben, und das ist die Reibung.

Unabhängig davon, welchen Referenzrahmen Sie in Betracht ziehen, gibt es also Reibungskräfte, wenn es sich um raue Oberflächen handelt.

Müssen die Oberflächen wirklich rau sein? Wenn das Bett nass ist und Sie Eiswürfel darauf haben, gibt es immer noch Reibung, oder? Nur viel kleiner (möglicherweise vernachlässigbar)?
@AlexisWilke, ja, Oberflächen müssen rau sein. Auch ein Eiswürfel ist nicht vollkommen glatt. Deshalb hat es eine winzige Reibung (sie ist vernachlässigbar, aber immer noch da). Und die Reibung existiert auch in Flüssigkeiten und wird „Viskosität“ genannt. Wenn Sie perfekt glatte Oberflächen finden, können Sie sogar ein Perpetuum mobile bauen!
In welchem ​​Bezugsrahmen existiert Reibung?
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