Richtungen der statischen und kinetischen Reibung?

Haftreibung: Haftreibung wirkt einer Relativbewegung zwischen zwei Oberflächen entgegen. Das Auto bewegt sich mit einer gewissen Tangentialgeschwindigkeit relativ zur Straße. Somit sollte die Haftreibung in die entgegengesetzte Richtung wirken. Es wirkt jedoch eher die Steigung hinunter als parallel zur Bewegung des Autos. Wenn es die Steigung hinunter wirkt, hilft es dem Auto im Wesentlichen, die gleiche Relativgeschwindigkeit bezüglich der Steigung beizubehalten, anstatt dieser Relativbewegung entgegenzuwirken.

Kinetische Reibung: Stellen Sie sich einen Block vor, der auf einem langen, rauen Brett platziert ist und sich mit einer konstanten Geschwindigkeit nach rechts bewegt, und der Block bewegt sich nach rechts, aber langsamer im Vergleich zum Brett, sodass der Block relativ zum Brett gleitet nach links. Wirkt die kinetische Reibung nach links, um die kinetische Energie des Blocks zu verringern, oder wirkt sie nach rechts, um der relativen Bewegung von Block und Planke entgegenzuwirken? Wenn es nach rechts wirkt, erhöht das nicht die kinetische Energie des Blocks, was etwas ist, was kinetische Reibung nicht tun sollte?

Wenn zwischen zwei Objekten eine tatsächliche Relativbewegung stattfindet, kann die Natur der Reibung niemals statisch sein. In Ihrem ersten Fall sollte die Reibung kinetisch sein.
@Mitchell Autoreifen werden im Allgemeinen als Haftreibung behandelt. Es gibt immer einen einzelnen Kontaktbereich, der keine wirkliche Relativbewegung zur Straße hat. Stattdessen erzeugt die Rotation des Reifens ein Kontinuum von sofortigen Rotationszentren.
@Mitchell Bist du sicher? Ich bin mir ziemlich sicher, dass mein Professor Haftreibung gesagt hat, als er es erklärt hat.
Nun, wenn diese Frage die Rotationsdynamik betrifft, ist das eine ganz andere Geschichte.
@Mitchell notiert. Ich habe dieses Tag hinzugefügt.
@Mitchell Nicht wirklich. Die Frage ist immer noch nach den Auswirkungen der Reibung. Es ist immer noch Haftreibung in einem Autoreifen (obwohl die Tatsache, dass es nicht sofort offensichtlich ist, angesprochen werden könnte, denke ich).
@John Meinst du in der Frage, dass die Haftreibung auf den Reifen in die gleiche Richtung wirkt wie die Bewegung, oder meinst du die Haftreibung auf der Straße ?
@JMac Die Haftreibung an den Reifen sollte der Geschwindigkeit des Autos entgegengesetzt wirken.

Antworten (2)

Nur die Frage in diesem Kommentar zu Bankkurven ansprechen . Haftreibung wird immer der Bewegung entgegenwirken, die stattfinden würde, wenn es keine Reibung gäbe. Ich werde hier das Freikörperdiagramm als Referenz für den Fall ohne Reibung verwenden. Die einzigen beiden Kräfte auf das Auto sind die Normalkraft (N) und die Schwerkraft (mg). Die Summe dieser beiden Kräfte wirkt in horizontaler Richtung zum Mittelpunkt des Kreises, um den das Auto fährt. Diese Nettokraft hält das Auto im Kreis und ist gleich einer Komponente der Normalkraft. Betrachten wir nun die vierte Gleichung auf dieser Seite, die sich aus dem Nachdenken ergibt F N e T = F C e N T R ich P e T A l :

M G bräunen ⁡ θ = M v 2 R
Und dividiere durch M :
G bräunen ⁡ θ = v 2 R

Diese Gleichung besagt, dass das Auto in einer gleichmäßigen kreisförmigen Bewegung bleibt (Geschwindigkeit v und Radius R nicht ändern), muss es ein Gleichgewicht zwischen den vier Parametern in dieser Gleichung geben. Wenn zum Beispiel Geschwindigkeit v vergrößert wird, Radius R muss auch in Anbetracht dessen steigen G Und θ sind konstant. Für den Fall, dass das Auto beginnt, seine Geschwindigkeit zu erhöhen, beginnt es, die Steigung hinaufzurutschen. In diesem Fall wird es dies tun und aufhören, seitwärts zu gleiten, sobald die obige Gleichung erfüllt ist.

Betrachten wir jedoch den Fall einer Steigung mit Reibung, ändert sich die Situation. Erstens, wenn die obige Gleichung erfüllt ist, dann wird keine Reibung seitwärts wirkenauf den Autoreifen (es ist nicht notwendig, das Auto versucht nicht, sich seitwärts zu bewegen). In Vorwärtsrichtung entsteht jedoch eine gewisse Reibung an den Reifen, wie beim „Rollen ohne Rutschen“ sowieso. Dieser Ausdruck bedeutet, dass sich der Punkt des Reifens, der zu jedem Zeitpunkt mit der Straße in Kontakt ist, nicht auf der Straße bewegt. Es "versucht" sich rückwärts zu bewegen (denken Sie an ein Auto, das auf Eis ruht. Wenn Sie versuchen, zu schnell zu beschleunigen, drehen die Reifen durch und der Punkt auf dem Eis bewegt sich nach hinten. Dasselbe gilt für ein Auto in Bewegung.) , also muss die Kraft der Haftreibung den Reifen nach vorne drücken. Dadurch kann das Auto vorwärts beschleunigen.

Im gleichen Szenario (Rollen ohne Rutschen, G bräunen ⁡ θ = v 2 R anfänglich erfüllt), wenn die Geschwindigkeit des Autos zunimmt, dann ist die Gleichung nicht mehr erfüllt. Aber jetzt gibt es Reibung, und wie wir im reibungslosen Fall festgestellt haben, wird das Auto "versuchen", die Steigung hinaufzufahren, und daher wird die Haftreibung nach unten zeigen, um dieser Bewegung entgegenzuwirken. Umgekehrt, wenn das Auto seine Geschwindigkeit verringert, zeigt die Haftreibung nach oben, um dem Auto entgegenzuwirken, "versucht" nach unten zu rutschen. (Auf diese Weise können Sie für eine bestimmte Geschwindigkeit mit einer Reihe von Geschwindigkeiten fahren G , θ , Und R wenn Haftreibung vorhanden ist.)

Haftreibung wirkt also immer versuchten Bewegungen zwischen zwei Kontaktflächen entgegen.

Wenn die Geschwindigkeit des Autos zunimmt, bewegt sich das Auto im Wesentlichen in Spiralen, bis es einen Punkt erreicht, an dem der Radius groß genug ist, um sich im Kreis zu bewegen. Das bedeutet, dass es immer noch eine Geschwindigkeitskomponente in ihrer ursprünglichen Richtung gibt . Warum versucht Reibung, die Seitwärtsbewegung zu stoppen, aber nicht diese Bewegung? dh warum wirkt es nicht vorwärts oder rückwärts, anstatt die Steigung hinauf oder hinunter zu wirken? Danke.
Die Reibung, über die wir hier sprechen, ist Gleitreibung, die Reibung, die zwischen zwei Kontaktflächen auftritt, die relativ zueinander gleiten oder zu gleiten versuchen. Die Vorwärtsbewegung des Autos wird nicht durch Gleitreibung behindert, da der Autoreifen in Vorwärtsrichtung nicht gleitet (dies ist eine Annahme, die wir treffen, wenn wir sagen "Rollen ohne Rutschen"). Es versucht sich zu drehen, aber aufgrund der Reibung übt es eine Kraft auf den Boden aus. Nach Newtons 3. Gesetz übt der Boden auch eine Kraft auf den Reifen in Fahrtrichtung des Autos aus, so können Autos beschleunigen.

Warum sollte kinetische Reibung nicht die kinetische Energie des Blocks erhöhen?

Es sollte die relative kinetische Energie zwischen dem Block und der Planke nicht erhöhen ; Da die Reibung jedoch nicht zwischen dem Block und der statischen Umgebung besteht, gibt es keinen Grund, dass sie die kinetische Energie des Blocks relativ zur Umgebung nicht erhöhen kann.

Bei der Haftreibung auf einem Pflegereifen macht es Sinn, dass die Kraft nach vorne zeigt. Die Unterseite eines Reifens versucht, relativ zur Straße nach hinten zu rutschen. Haftreibung wirkt dem entgegen und zeigt nach vorne (was auch dem Auto ermöglicht, sich tatsächlich zu bewegen). Ich stelle mir das so vor, dass das Auto die Straße nach hinten unter sich wegziehen will.

Danke! Ich bekomme die kinetische Reibung. Aber im Fall der Steilkurve zeigt die Haftreibung nicht nach vorne oder nach hinten; es zeigt die Steigung hinunter .
@John Oh, du sprichst von Steigungen, sorry. Sind Sie sicher, dass dies nicht nur eine Komponente der Reibung ist, die sie in diesem Fall in Betracht ziehen?
Ziemlich sicher ... Ich denke, er würde etwas sagen, wenn es nur eine Reibungskomponente wäre. Ich habe es ein bisschen gegoogelt, und es ist die gesamte Reibungskraft, keine Komponente. Außerdem ist es mir peinlich zu fragen, wie ist es möglich, dass sich ein Auto mit konstanter Geschwindigkeit bewegt? Die einzige Kraft, die auf die Reifen ausgeübt wird, ist Reibung, und nach Ihrer Logik sollte die Reibung nach vorne zeigen, da der Kontaktpunkt der Räder rückwärts auf die Straße „drückt“, also sollte sie niemals 0 sein (selbst bei konstanter Geschwindigkeit, einem Auto). Räder drehen sich)
Richtungen der statischen und kinetischen Reibung?
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