Was ist die Kraft, die einen Menschen in einem Zug oder Auto tatsächlich vorwärts treibt?

Diese Frage stellt sich nach vielen Diskussionen mit einigen anderen Ingenieurstudenten, und wir suchen vor allem nach einer theoretischen Antwort.

Wenn Sie in einem Zug oder Auto sitzen, was ist das eigentliche Phänomen, das den Fahrgast in die Bewegungsrichtung treibt? Wir sind uns alle einig, dass, sobald der Verbrennungsprozess stattfindet, dies die Kolbenbewegung antreibt, die schließlich zu einer Drehbewegung durch die Achse führt, die schließlich die Räder des Fahrzeugs dreht. Dies schiebt das Fahrzeug aufgrund des Vorhandenseins von Reibung, die der nach vorne ausgeübten Kraft entgegenwirkt, nach vorne (andernfalls würde es nur rutschen).

Hier scheint unsere Verwirrung aufzukommen. Wie wird diese Bewegung in den tatsächlichen Menschen übersetzt, der vorwärts getrieben wird? Offensichtlich brauchen wir Reibung in der Kabine des Fahrzeugs, sonst würde sich der Mensch nicht mit der Bewegung des Zuges bewegen.

Aber wird daraus ein Impulsproblem, um die Phänomene zu erklären, wie der Mensch vorangetrieben wird? Einige Leute denken, dass es die Reibungskraft ist, die den Menschen vorantreibt, aber aus meiner Sicht scheint dies keinen Sinn zu machen und lässt sich am besten durch die Erhaltung des Impulses erklären.

Alle Newtonschen Erklärungen zu diesem Thema wären sehr willkommen. FBDs wären auch fantastisch.

Bevor ich eine Antwort biete, habe ich eine Frage, die mir helfen wird, Ihre Argumentation zu verstehen. Ich bin mir nicht ganz sicher, wie Sie die Kräfte aus dem Impulsprinzip identifizieren würden. Können Sie das näher erläutern?
Wenn Sie ein Motorrad ohne Backup fahren, können Sie leicht überprüfen, ob es sich um die Kontaktkraft mit dem Backup handelt. Es gibt lustige Videos da draußen, wie youtube.com/watch?v=0ozeRnlxvFE Bei einem Zug oder Bus ist es die Reibung des Bodens, aber es funktioniert nur mit geringen Beschleunigungen.
Nicht klar, was Sie fragen. Warum ist der Antrieb des Fahrzeugs selbst und aller anderen Inhalte (z. B. Sitze, Chassis, Reserverad, Motor, Gepäck usw.) kein Problem, aber der Antrieb des Beifahrers ein Problem? Was ist das Besondere am Passagier, das einer gesonderten Erklärung bedarf?

Antworten (2)

Wie Sie sagten, bringt der Motor des Autos die Räder zum Drehen, und die Reibung mit dem Boden übersetzt diese Drehbewegung in eine Translationsbewegung des Autos.

Die Kraft, die den Passagier nach vorne drückt, ist einfach die normale Kraft mit dem Stuhl, die sich daraus ergibt, dass man nicht durch den Stuhl hindurchgehen kann. Wenn Sie wirklich ins Detail gehen wollen, liegt das daran, dass Sie, wenn Sie sich auf den Stuhl setzen, seine Atome enger zusammendrücken. Die resultierende elektromagnetische Abstoßung zwischen ihnen erzeugt die Normalkraft.

Andererseits ist die Kraft, die eine auf dem Boden des Autos sitzende Kiste nach vorne drückt, Reibung mit dem Autoboden. Es ist also nicht immer die Normalkraft.

Es ist die Kontaktkraft, die für die Bewegung des Menschen in einem Fahrzeug verantwortlich ist. Die Kontaktkraft hat zwei Komponenten, eine davon ist Reibung und die andere eine normale Reaktion. Wenn Sie in einem Bus stehen, ohne etwas festzuhalten, wird Sie die Reibung zwischen Ihnen und dem Boden des Busses in die Fahrtrichtung des Busses treiben. Alternativ können Sie Reibung vollständig vermeiden und eine normale Reaktion verwenden, indem Sie sich fest an eine Stange klammern, wobei Ihr Fuß den Boden nicht berührt. Die Verwendung von Reibung kann wie folgt erklärt werden:

Gehen Sie davon aus, dass Sie der Block sind 2 und Fahrzeug zu sperren 1 . F auf Block 1 kann als die treibende Kraft des Motors des Fahrzeugs betrachtet werden. Bitte beachten Sie, dass, wenn es keine Reibung zwischen den Blöcken gab, dann F wird nur Block wegfahren 1 und blockieren 2 wird bleiben wie es ist. Es ist die Reibungskraft zwischen den Blöcken, die für den Antrieb des Blocks verantwortlich ist 2 .

Offensichtlich für die gleiche Kraft F , die Geschwindigkeit des Blocks 1 wäre höher, wenn es keine Blockierung gäbe 2 . In Bezug auf Impuls, für eine Kraft F Das Momentum ist bei Vorhandensein oder Fehlen eines Blocks gleich 2 .

Reibung

"Meiner Meinung nach ..." Vielleicht ist dies nur Ihre Formulierung, aber in Physics SE klingt "meiner Meinung nach", als würden Sie Überzeugungen oder Vermutungen ausdrücken, nicht die endgültigen Fakten, die wir gerne in Physics SE anstreben Antworten.
Ihre Wahl des Wortes „Komponente“ bei der Beschreibung der Kontaktkraft ist verwirrend. Die Reibung oder die Normalkräfte sind keine Komponenten, sondern Kräfte für sich. Vielleicht wäre es besser, von zwei Teilen der Kontaktkraft zu sprechen oder vorzuschlagen, dass sie selbst die Summe zweier Kräfte ist.
Wenn Sie eine Vektoraddition von Reibungskraft und normaler Reaktion durchführen, erhalten Sie Kontaktkraft. Reibung (F) und normale Reaktion (N) sind also zwei Komponenten der Kontaktkraft ( C → ). Mathematisch, C → = F ich ^ + N J ^
Was ist die Kraft, die einen Menschen in einem Zug oder Auto tatsächlich vorwärts treibt?
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