Warum widerspricht die Begrenzung der Reibung nicht dem dritten Newtonschen Gesetz?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

R = Normale Reaktionskraft, die vom Boden auf das Teilchen ausgeübt wird

F R = Reibungskontaktkraft zwischen dem Partikel und dem Boden

Alle Kräfte werden in Newton gemessen ( N )

Aus den Winkeln können wir die auf das Teilchen wirkenden Kräfte berechnen.

M = 1 ,       M G = G = 9.8 N

Netwtons drittes Bewegungsgesetz besagt, dass, wenn A eine Kraft der Größe N auf B ausübt, B eine Kraft der Größe N auf A ausübt, aber in die entgegengesetzte Richtung. Somit:

R = 9.8 + 30   S ich N ( 30 )
R = 24.8 N

Wenn wir uns nun auch nach Newtons drittem Gesetz richten, dann drückt der Boden, wenn das Teilchen mit einer Kraftgröße N nach vorne auf den Boden drückt, mit einer Kraftgröße N nach hinten auf das Teilchen, was Reibung sein sollte. Jedoch:

30   C Ö S ( 30 ) = 26.0 N
F R ( M A X ) = R μ = 2.48 N
F R ( M A X ) < 26.0

Aufgrund der durch den Reibungskoeffizienten zwischen der Oberfläche und dem Partikel gesetzten Reibungsgrenze beschleunigt das Partikel mit der Beschleunigung A . Dies scheint jedoch Newtons drittem Gesetz zu widersprechen, das dies eindeutig besagt F R sollte gleich sein 30   C Ö S ( 30 ) .

Das ist besonders merkwürdig da R folgt Newtons drittem Gesetz perfekt und ohne Grenzen, warum also scheint die Reibung ihm nicht zu gehorchen?

Was fehlt mir hier?

Was ist F R ? Was ist der R im R μ Begriff? Übrigens ist es etwas unglücklich, N als Dummy-Zahl zu verwenden, um Beispiele zu zeigen, wenn auch Normalkraft vorhanden ist N und die Einheit von Newton ist N . Beim Lesen bin ich etwas verwirrt.
Verzeihung. Ich habe ganz vergessen, die Kräfte zu beschriften - das werde ich jetzt tun.
Ich habe die Frage geändert. Sorry für die Verwirrung.
Bewegt sich das Objekt, sodass wir von Gleitreibung sprechen?
Ja, das Objekt bewegt sich jetzt, da die Kraft von 30 N ausgeübt wird. Es hat Beschleunigung = A in die auf dem Diagramm gezeigte Richtung. Davor wäre das Teilchen in Ruhe gewesen, weil die Nettokraft 0 N gewesen wäre.
Alle Kräfte in Ihrem Diagramm scheinen auf ein Objekt, die Kugel, einzuwirken. Wie können Sie erwarten, dass Newtons drittes Gesetz (das Kräfte auf verschiedene Körper betrifft) relevant ist – geschweige denn widerlegt wird?

Antworten (2)

Ein Wort zur Notation: Generell sollte man überall Einheiten setzen und nicht nur hin und wieder. Eine Gleichung wie 30 cos ⁡ ( 30 ) = 26.0 N ist inakzeptabel; Geben Sie entweder an, dass Sie alle Kräfte messen werden N und mach dir nicht die Mühe, die zu schreiben N , oder schreibe es immer.

Okay, also weiter zur Antwort. Erstens ist Ihre Berechnung der Normalkraft korrekt, aber das liegt nicht am dritten Newtonschen Gesetz, sondern am zweiten. Sie setzen einfach die Summe der vertikalen Komponenten gleich Null.

Das Problem bei Ihrer Argumentation besteht darin, dass die Kraft, die das Objekt auf den Boden ausübt, nicht die horizontale Komponente der Schubkraft ist. Die einzig mögliche horizontale Kraft zwischen dem Objekt und dem Boden ist die Reibung, also besteht das Aktions-Reaktions-Paar nur aus den beiden Reibungskräften, die das Objekt und der Boden aufeinander ausüben. Nach Ihren Berechnungen fällt die Reibungskraft aus 2.48 N (Eigentlich bräuchten wir den dynamischen Koeffizienten, aber halten wir es einfach). Daher übt Ihr Objekt eine Kraft auf den Boden mit gleicher horizontaler Komponente aus 2.48 N in Vorwärtsrichtung.

Wie kann man das sagen 30 N Kraft hat nichts mit dem Boden zu tun? Nun, schau dir dein Diagramm an. Diese Kraft wird (vermutlich) von Ihrer Hand ausgeübt und wirkt auf das Objekt, also ist das das Paar, das Ihnen wichtig ist. Wenn Sie Newtons drittes Gesetz auf das Objekt-Boden-System anwenden wollen, sehen Sie sich das Bild noch einmal an: Die vom Boden ausgeübten Kräfte sind die Normalkraft und die Reibung. Das sind die, die dir wichtig sind.

Ich verstehe aus Ihrer Antwort, dass die 30-N-Kraft nicht zwischen dem Partikel und der Oberfläche wirkt, daher stimmt die Reibungskraft nicht damit überein (weil das Kräftepaar der Reibungskraft die gleiche Größe, aber entgegengesetzte Richtung der Reibungskraft hat, auch zwischen dem Partikel und der Boden). Aber warum gleicht R dann alle vertikalen Kräfte nach unten aus? Die normale Reaktion findet zwischen dem Partikel und dem Boden statt, also warum sollte die Kraft von 30 N darauf wirken?
R gleicht die vertikalen Kräfte aus, da, da sich das Objekt nicht vertikal bewegt, seine vertikale Beschleunigung Null ist. Daher ist die Summe aller vertikalen Kraftkomponenten Null.
Erfordert das nicht die Annahme, dass sich das Objekt nicht vertikal bewegen wird? Wenn Sie aufgefordert würden, die Bewegungsrichtung des Objekts zu berechnen, müssten Sie davon ausgehen, dass es keine vertikale Bewegung gibt, um diese Logik anzuwenden. Widersprechen sich in diesem Fall nicht auch das 2. und 3. Gesetz? Wie groß ist die Reaktionspaarkraft mit R? Wenn es nur das Gewicht des Objekts ist, dann wird durch Erhöhen von R nicht ausgeglichen, was dem 3. Hauptsatz widerspricht. Wenn es sich um die durch das Objekt übertragene vertikale Nettokraft handelt, warum ist dann das Reaktionspaar von Fr nicht die horizontale Nettokraft?
Davon muss man nämlich ausgehen. Der Boden hat eine maximale Kraft, der er standhalten kann, bevor er zusammenbricht, und wenn die Schubkraft kleiner ist, bewegt sich das Objekt nicht vertikal. R ist eine Kraft, die vom Boden auf das Objekt ausgeübt wird, also ist sein Paar eine Kraft, die vom Objekt auf den Boden ausgeübt wird, und es hat dieselbe Größe. Es erscheint nicht in Ihrem Diagramm, weil Sie nur die auf das Objekt wirkenden Kräfte gezeichnet haben.
Auch hier ist die Reaktionskraft wegen des zweiten Hauptsatzes gleich der gesamten nach unten gerichteten Kraft auf das Objekt, nicht wegen des dritten, und das nur, weil wir davon ausgehen, dass sich das Objekt nicht vertikal bewegt. Es gibt keinen Grund zu erwarten, dass die horizontalen Kräfte ausgeglichen werden.
R gleicht die vertikale Nettokraft aus, Fr jedoch nicht die horizontale Nettokraft. Warum geschieht dies nach dem DRITTEN Gesetz? Ich verstehe das zweite Gesetz, aber es ist das dritte Gesetz, mit dem ich zu kämpfen habe.
Das dritte Gesetz besagt nicht, dass alle Kräfte ausgeglichen sein müssen; Es besagt, dass, wenn Objekt A eine Kraft auf Objekt B ausübt, Objekt B eine gleiche und entgegengesetzte Kraft auf Objekt A ausübt. Es ist wichtig, zwei Objekte zu haben. In Ihrem Beispiel wird die vertikale Kraft auf das Objekt aufgrund des zweiten Hauptsatzes ausgeglichen, nicht aufgrund des dritten Hauptsatzes. Da nicht davon ausgegangen wird, dass sich das Objekt nicht horizontal bewegt, gibt es keinen Grund, die horizontalen Kräfte auszugleichen. Siehe physical.stackexchange.com/questions/45653/…
Der 3. Hauptsatz sagt Ihnen, wie sich die Kräfte auf zwei verschiedene Objekte aufgrund der einzigartigen Wechselwirkung dieser beiden Objekte miteinander vergleichen . Der Ball berührt den Boden, daher übt der Boden eine Kraft auf den Ball aus UND der Ball übt eine gleiche und entgegengesetzte Kraft auf den Boden aus. Es könnten andere Kräfte aus anderen Wechselwirkungen vorhanden sein. Diese anderen Kräfte beeinflussen die Beschleunigung, basierend auf dem 2. Hauptsatz. Der 3. Hauptsatz sagt uns nichts über die Beschleunigung oder über andere Kräfte, die auf ein Objekt einwirken könnten. Der 3. Hauptsatz gilt nicht für die Nettokraft, sondern nur für die singuläre direkte Wechselwirkung.
Es ist angeklickt. Ich verstehe es jetzt. Das Gewicht des Objekts wirkt in keiner Weise auf die Oberfläche, und das tut es auch nicht 30 S ich N ( 30 ) Gewalt. Beide wirken auf das Objekt, um es nach unten zu ziehen/zu drücken. Diese Kraft wird von der Kugel auf den Tisch übertragen, sodass der Tisch mit der Kraft R auf das Objekt zurückstößt 30 C Ö S ( 30 ) Kraft drückt horizontal auf das Objekt. Dies hat KEINEN Einfluss auf den Boden. Wenn sich das Objekt jedoch nach rechts bewegt, drückt es die Oberfläche nach rechts (Reibung), sodass die Oberfläche reagiert, indem sie das Objekt nach links drückt.
Danke euch beiden für all eure Hilfe Javier und @Steeven. Endlich "verstehe" ich das dritte Gesetz. Ich würde beide Antworten akzeptieren, wenn ich könnte, aber ich schätze, ich werde einfach eine Münze werfen und sehen, wer das große grüne Häkchen bekommt.

Zunächst einmal müssen Sie nicht schreiben M A X oder über Grenzen sprechen, wenn es sich um Gleitreibung handelt . Gleitreibung hat eine feste Formel. Diese Formel lautet:

F R = μ N

und nicht F R = μ R . Verwenden Sie nicht die Reaktionskraft R , nur die Normalkraft N .

Nun, diese Reibung ist es, mit der der Ball auf die Oberfläche einwirkt. Es ist nicht die Reaktionskraft , die auf die Oberfläche einwirkt, sondern die Reibung.

Die Kugel wirkt mit Reibung auf die Oberfläche, und die Oberfläche hält sich mit der gleichen Kraft in der Kugel zurück, ja. Dies ist Newtons 3. Gesetz.

Dies scheint Newtons drittem Gesetz zu widersprechen, das dies eindeutig besagt F R sollte gleich sein 30 cos ⁡ ( 30 ) .

Das ist nicht richtig, wie ich oben schon gesagt habe. Der 30 cos ⁡ ( 30 ) ist die horizontale Komponente der Reaktionskraft R X , aber das ist nicht die Kraft, die auf die Oberfläche wirkt. Das R X verursacht Reibung, könnte man sagen, aber sie sind nicht gleich - Newtons 2. Gesetz besagt, dass:

R X − F R = M A ⇔ F R = R X − M A

Der R X ist deutlich größer als die Reibung F R ; der Rest von R X Wird zur Beschleunigung verwendet.

Warum widerspricht die Begrenzung der Reibung nicht dem dritten Newtonschen Gesetz?
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