Tiefes Verständnis über all die Kräfte, die beim Gehen wirken

Ich bin ein Gymnasiast und ich bin sehr verwirrt in einem Thema, das "GEHEN" beinhaltet und hauptsächlich mit Reibung zusammenhängt.

DIESES BILD VERBINDET EINE FRAGE ZUM GEHEN ÜBER EIS

Dies ist eine Frage aus einem sehr berühmten Buch mit dem Titel "Concepts of Physics", und alle in diesem Buch gestellten Fragen sind sehr konzeptionell ohne falsche Antworten, und die Antwort auf diese Frage (die Sie auf dem Bild sehen) lautet, wenn wir nehmen kleine Schritte werden uns sicherstellen, dass wir mit der geringeren Reibung auskommen. Ich habe überall gesucht, um eine zufriedenstellende Erklärung dafür zu finden, wie es eine geringere Reibung gewährleistet, aber ich habe keine richtige Erklärung gefunden.

Ich denke, weil, wenn ich gerade anfange zu gehen und größere Schritte zu machen, mein Vorderfuß eine größere Vorwärtskraft erfährt (ich fühle es nur, aber ich weiß nicht warum), so dass eine größere Reibung erforderlich ist, um es auszugleichen, aber wenn ich nehme Bei kleinen Schritten erfährt mein Vorderbein weniger Vorwärtskraft von meinen Muskeln. Um das Gleichgewicht zu halten, dh um zu verhindern, dass es rutscht, ist weniger Reibungskraft erforderlich. Ich weiß ernsthaft nicht, warum das so ist? Wenn meine Erklärung richtig ist, möchte ich wissen, wie es passiert, dass meine Muskeln bei größeren Schritten mehr nach vorne zum vorderen Bein drängen? Wenn meine Erklärung falsch ist, was ist dann die richtige Erklärung? Und warum fühlen wir das dann?

Die meisten Leute finden dafür einen kritischen Winkel und sagen, wenn der Winkel darüber hinaus zunimmt, würde die Person ausrutschen, aber glauben Sie mir, es ist nicht so einfach, ihn mathematisch zu finden, sie alle machen es falsch, da es auch unsere Muskeln betrifft. Übrigens möchte ich keine mathematisch bewiesene Antwort, weil ich denke, dass sie alle falsch sind. Ich brauche nur eine theoretische Erklärung für die Fragen, die ich gestellt habe.

Antworten (2)

Jedes Mal, wenn Sie sich vom Boden abstoßen, um einen Schritt nach vorne zu machen, ist es die Reibungskraft an Ihrem hinteren Fuß, die Ihnen dies ermöglicht. Der Kontakt zwischen Ihrem Fuß und dem Boden bestimmt, wie stark Sie treten können. Basierend auf dem Reibungskoeffizienten und der Normalkraft gibt es eine Obergrenze für die Kraft, die Reibung bereitstellen kann. Wenn Sie versuchen, sich stärker abzustoßen, kann die Reibung der Kraft Ihres nach hinten drückenden Fußes nicht vollständig entgegenwirken, sodass Ihr Fuß rutscht.

Wenn Sie kleine Schritte machen, stoßen Sie sich leicht ab, wodurch die Kraft, die durch Ihren hinteren Fuß ausgeübt wird, sowie die entgegengesetzte Reibungskraft, die zurückdrückt, verringert werden. Wenn Sie große Schritte machen, würde Ihr hinterer Fuß eine große Kraft ausüben, und die Reibung kann möglicherweise keine so große Kraft aufbringen, was dazu führen würde, dass Ihr Fuß abrutscht. In diesem Sinne verringert das Machen kleiner Schritte die ausgeübte Reibungskraft und hält sie unter der Grenze, wo ein Rutschen auftreten würde.

Ich werde auch den Unterschied zwischen statischer und dynamischer Reibung beachten. Wenn Ihr Fuß zu rutschen beginnt, wird er von der dynamischen Reibung und nicht von der statischen Reibung bestimmt, die immer geringer als die statische Reibung ist. In diesem Sinne kann das Machen kleiner Schritte ohne Ausrutschen mehr Reibung erzeugen, als wenn Sie bei großen Schritten ausrutschen würden.

Insgesamt scheint mir die Frage sehr schlecht formuliert zu sein. Kleinere oder größere Schritte haben sicherlich keinen Einfluss auf die Normalkraft. Ich würde "größere Reibung" und "kleinere Reibung" auch interpretieren, um sich auf den Reibungskoeffizienten zu beziehen , der auch durch die Schrittweite unverändert bleibt. Ob wir darunter „größere Reibungskraft“ oder „kleinere Reibungskraft“ verstehen, die Frage ist noch unklar. Kleinere Schritte verringern die durch Reibung aufgebrachte Kraft, wenn beide Schrittgrößen rutschfest sind. Aber wenn die große Schrittgröße rutscht, können kleinere Schritte zu einem größeren führenReibungskraft, aufgrund des Unterschieds zwischen dynamischer und statischer Reibung. Die Antwort hängt also davon ab, ob die große Stufe rutscht oder nicht - wenn dies der Fall ist, kann die kleine Stufe eine größere Reibungskraft liefern; wenn dies nicht der Fall ist, liefert die kleine Stufe eine kleinere Reibungskraft.

Ja, das Hauptproblem hier ist, dass die Frage sehr schlecht formuliert ist! Dieses „berühmte Buch“ ist voller schlecht formulierter Fragen.
Die Frage wäre in Ordnung, wenn die Auswahlmöglichkeiten a und c im Wort "erforderlich" hinzugefügt würden. dh "größere erforderliche Reibung" und "kleinere erforderliche Reibung". Dann wäre Wahl c richtig, da kleinere Schritte eine geringere Reibungskraft erfordern würden, um erreicht zu werden.
@BioPhysicist Aber im Vergleich zu was? Angenommen, wir machen einen kleinen Schritt, der kurz vor dem Ausrutschen steht, und stoßen uns an der Grenze der Haftreibung ab. Vergleichen Sie das mit einem großen Schritt, der rutscht und eine Reibungskraft liefert, die der Grenze der dynamischen Reibung entspricht. Der große Schritt erfordert eine kleinere Reibungskraft als der kleine Schritt. Ein kleiner Schritt erfordert nicht unbedingt eine geringere Reibungskraft als ein großer, wenn der große rutscht. Ein kleiner Schritt kann eine größere oder kleinere Reibungskraft haben, je nachdem, womit er verglichen wird.
@NuclearHoagie Ich denke, wir sind uns beide nicht einig, was wir mit der Größe eines Schrittes meinen. Für mich ist ein "großer Schritt" einer, der eine große Beschleunigung erfordert. Wenn Sie versuchen, eine größere Beschleunigung zu erreichen, benötigen Sie eine größere Reibungskraft, um diese Beschleunigung zu erreichen. Natürlich kann man große Schritte langsam und kleine Schritte schnell ausführen, daher ist meine Interpretation nicht perfekt. Dabei würde aber ein großer Schritt (größere Beschleunigung) eine größere Reibungskraft erfordern als ein kleinerer. Wir würden also kleinere Schritte machen wollen, um die Höchstgrenze nicht zu überschreiten und auszurutschen.
@BioPhysicist Stimmen Sie voll und ganz zu, dass "Schrittgröße" hier schlecht definiert ist, und ich denke, wir haben beide Recht mit unterschiedlichen Interpretationen. Sowohl bei der Frage als auch bei den Antworten gibt es viel zu verbessern.
@BioPhysicist Ich frage mich, warum, wenn Sie große Schritte machen, Ihr hinterer Fuß eine große Kraft ausüben würde und die Reibung möglicherweise keine so große Kraft aufbringen kann Kraft, aber wie passiert das? Warum stoßen unsere Muskeln mit einer größeren Kraft ab? und in diesem Buch brauchen sie für diese Frage nur eine theoretische Erklärung, so dass wir nicht wissen müssen, wie groß der Schritt ist,
hier gehen sie von keinem Unterschied zwischen den Werten der statischen und der kinetischen Reibung aus
@ArunBhardwaj Ich sehe das im Problem nicht erwähnt, und in jeder realen Anwendung ist die Haftreibung immer größer als die kinetische Reibung. Wie Ihre Muskeln mit größerer Kraft drücken, hängt von den elektrischen Impulsen des Nervensystems ab, die dazu führen, dass sich Ihre Muskeln zusammenziehen. Sie können sich stark zusammenziehen, um eine größere Kraft auszuüben, oder weniger stark, um eine schwächere Kraft auszuüben. Die Biomechanik, wie Muskeln Kraft ausüben, ist jedoch ein viel tieferes Thema.

(Denn kleinere Schritte bedeuten mehr Gewicht, das direkt über dem Fuß wirkt, was eine höhere normale und größere Reibung verursacht.? Abhängig von der Gehbewegung?) Auch größere Schritte bedeuten eine höhere Kraftkomponente, die parallel zur Bewegungsrichtung wirkt (Schubbewegung), was bedeutet, dass die Reibung wahrscheinlicher mu erreicht * Reaktion, die dazu führt, dass Sie zu rutschen

Tiefes Verständnis über all die Kräfte, die beim Gehen wirken
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