Ist es möglich, dass bei diesem Problem die Spannkraft vor der Reibung ankommt?

Ein starrer Block wird an einer praktisch nicht dehnbaren Schnur ohne Spiel an einer Wand befestigt. Der maximale Wert der statischen Reibung beträgt 10 N. Auf den Block wird eine externe Kraft von 12 N ausgeübt, die ihn von der Wand wegzieht. Wir müssen die Spannung und die Reibungskraft auf den Block berechnen, um ihn im Gleichgewicht zu halten.

Versuch: Ich nehme an, dass der Block eine Reihe planarer Scheiben ist, die durch elektromagnetische Kräfte zusammengeklebt sind, wie in der Abbildung, die ich angehängt habe.

geschnittenes Brot

Es gibt zwei Endscheiben, eine an jedem Ende.

Zwei Fälle:

Fall 1: Die äußere Kraft wirkt auf die wandabgewandte Endscheibe. Es wird eine von der Wand weg gerichtete Zugkraft von 12 N aufgebracht.

Diese Endscheibe bewegt sich also ein mikroskopisch kleines Stück und zieht dann die Scheibe durch elektrostatische Anziehung vor sich her. Dieser Prozess setzt sich sukzessive fort. Die Kräfte werden von einem Ende des Blocks zum anderen übertragen.

Da alle diese Scheiben auf dem Boden stehen, versucht die elektromagnetische Kraft des Bodens, sie abzubremsen, wenn eine dieser Scheiben versucht, sich über eine mikroskopische Distanz zu bewegen. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Kraft von einem Ende des Blocks (auf das die Kraft ausgeübt wurde) auf das andere Ende (an dem die Schnur befestigt ist) übergeht, hätte der Boden eine maximale Haftreibungskraft von 10 N bereitgestellt, wie in der Frage angegeben .

Auch danach hat der Block noch eine Nettokraft von 2N. Es wird also immer noch von der Wand weggezogen. Schließlich überträgt die Scheibe, an der die Saite befestigt ist, diese Kraft auf die Saite, indem sie versucht, sie zu dehnen. Da die Saite praktisch nicht dehnbar ist, stellt sie automatisch die verbleibenden 2 N Kraft bereit, um alles auszugleichen.

Antwort - Reibung -10 N, Spannung -2 N

Fall 2 – Die Kraft wird auf die Scheibe ausgeübt, an der die Schnur befestigt ist. Eine „Schub“-Kraft von 12 N wird aufgebracht, um den Block von der Wand wegzudrücken.

Auch hier versucht die Scheibe, auf die die Kraft ausgeübt wird, ein mikroskopisch kleines Bit zu bewegen, um die Scheibe durch elektromagnetische Abstoßung vor sich her zu schieben. Aber dieses Mal ist es nicht in der Lage, ein mikroskopisches Bit zu bewegen, da angenommen wird, dass die Schnur nicht dehnbar ist. Die Kraft wird also niemals an den Rest des Blocks weitergegeben. Die Saite liefert die gesamten 12 N Kraft, um die Endscheibe in Ruhe zu halten.

Antwort-Reibung-0N, Spannung-12N

Ist diese Frage also nur zweideutig, wenn wir die Oberfläche des Blocks, auf die die äußere Kraft einwirkt, nicht erwähnen?

Wenn der Angriffspunkt der Kraft nicht angegeben ist und es sich nicht um eine Drehung handelt, wird angenommen, dass die Kraft auf den Massenmittelpunkt des Objekts wirkt.

Antworten (1)

Ihre Logik ist solide. In der Tat gibt es Raum für einige Zweideutigkeiten in der Antwort. Die Sache ist Spannung und Haftreibung, beide könnten als selbstregulierende Kräfte bezeichnet werden. Sie passen sich entsprechend anderen aufgebrachten Kräften an. In diesem Fall werden diese beiden Kräfte auf ein einzelnes Objekt ausgeübt. Es gibt 2 Unbekannte und 1 Gleichung.

F 0 = T + F S T A T ich C
Dieses System ist mathematisch unlösbar. Nur mit ein wenig gesundem Menschenverstand kommen wir zu einer Lösung.

Und was wäre hier die vernünftige Lösung? Sind nicht beide Lösungen je nach Kraftangriffspunkt möglich?
Ist es möglich, dass bei diesem Problem die Spannkraft vor der Reibung ankommt?
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