Ich bin auf zwei Übungsfragen gestoßen, bei denen ein Objekt an einem beschleunigenden Fahrzeug befestigt war, aber nur in einem dieser Fälle eine Trägheitskraft auf dem Freikörperdiagramm des Objekts dargestellt werden musste. Die beiden Situationen sind wie folgt:
1) Eine Perle wird mit einem Seil am Dach eines beschleunigenden Zuges befestigt, wobei ein Winkel zur Decke beibehalten wird. Dieses Freikörperdiagramm besteht aus einer der Beschleunigung des Zuges entgegengesetzten Trägheitskraft, die die horizontale Spannung der Perle vom Seil aufhebt.
2) Eine Kiste steht auf der Ladefläche eines Lastwagens und beide Systeme beschleunigen gemeinsam. Ich dachte zunächst, dass das Freikörperdiagramm der Box eine Trägheitskraft enthalten sollte, die der Beschleunigung des Lastwagens entgegengesetzt ist - aber das scheint nicht der Fall zu sein. Wenn wir das Vorhandensein einer Trägheitskraft annehmen und F=ma auf die horizontalen Kräfte des Kastens anwenden, erhalten wir:
(static friction force between box + truck) - ma = ma-->frictional force = 2ma.
Das ist offensichtlich falsch.
Was unterscheidet diese beiden Beispiele? Und warum ist folglich eine Trägheitskraft für 1) notwendig, aber nicht für 2)?
Auch im zweiten Fall können Sie eine Trägheitskraft verwenden. In diesem Fall wäre die Gleichung jedoch
,
geben die Reibungskraft zu sein ' '. Die Beschleunigung der Box in der Gleichung wäre ' ' und nicht ' ', da sich die Analyse im Bezugssystem des Lastwagens befindet, in dem die Kiste stationär bleibt.