Ich habe versucht, mir diese Lösung und die ganze Idee eines Autos, das sich um eine ebene Kurve bewegt, in den Kopf zu stellen, wie die Reibung die Zentripetalkraft liefert. Aber ich kann immer noch nicht meinen Kopf um die Idee wickeln. Vielleicht würde es also helfen, wenn ich Sie durch meine Logik führe und Sie sehen können, wo ich in meiner Argumentation falsch gelaufen bin.
Sie können aus der Anforderung an die Zentripetalkraft ableiten, dass während der Fahrt auf einem Karussell eine gewisse Zentripetalkraft vorhanden sein muss, die Sie im kreisförmigen Muster in Bewegung hält. Aber nehmen wir für einen Moment an, dass keine Zentripetalkraft auf mich einwirkt und ich auf einem Karussell stehe. Ich bewege mich mit konstanter Geschwindigkeit in einer Richtung tangential zum Mittelpunkt des Kreises. "Die auf ein Objekt wirkende Haftreibung zeigt entgegengesetzt zu der Richtung, in der das Objekt an dem anderen Objekt entlang gleiten würde, wenn es keine Haftreibung gäbe." Also bin ich genau jetzt in dem Moment, nachdem ich angefangen habe zu gleiten, und gleite mit einem Geschwindigkeitsvektor, der orthogonal zur Zentripetalkraft ist. Wenn die Haftreibung in die entgegengesetzte Richtung zeigt und ich tangential zum Kreis gleite, sollte ich nicht
Wenn Sie über die Oberfläche gleiten, ist "Haftreibung" nicht anwendbar. Betrachten Sie zuerst Ihre Bewegung bei einer Karussellfahrt ohne zu rutschen. Ihre Tangentialgeschwindigkeit ist zu jedem Zeitpunkt gleich der Tangentialgeschwindigkeit der Oberfläche unter Ihren Füßen. Da die beiden Geschwindigkeiten gleich sind, ist keine sofortige Reibungskraft erforderlich, um Sie mit der Oberfläche in dieser Richtung weiterzubewegen. Nehmen wir an, Ihr Karussell dreht sich in der xy-Ebene und Sie befinden sich oben, sodass Ihre Geschwindigkeit keine y-Komponente hat.
Einen Augenblick später wird der Punkt unter Ihren Füßen durch die zentripetalen Molekularkräfte in die Mitte des Kreises gezogen. Diese Kräfte wirken (an dieser Stelle des Kreises) vollständig in y-Richtung, aber nicht in x-Richtung. Da Sie jedoch nicht molekular an das Karussell gebunden sind, wirken sich diese Kräfte nicht auf Sie aus. Sie bewegen sich also in x-Richtung, aber nicht in y-Richtung. Jetzt gibt es eine kleine Relativbewegung zwischen Ihnen und der Oberfläche in y-Richtung (dh radial). Denn das ist die Richtung der Relativbewegung zwischen Ihren Füßen und dem Karussell, das ist die Richtung der Haftreibung.
Wenn Sie nun die Haftreibung überwinden und zu gleiten beginnen würden, wäre die Richtung der kinetischen Reibung nicht rein radial, da sich Ihre tangentiale Geschwindigkeit zusätzlich zu Ihrer radialen Relativbewegung von der der Oberfläche unterscheiden würde, sodass es eine Tangentialgeschwindigkeit geben würde auch Reibungskräfte. Aber das hängt davon ab, ob sich Ihre Position in Bezug auf die Oberfläche ändert, was nicht auf Ihre ursprüngliche Frage zur Haftreibung zutrifft.
Ich glaube, dass wir zuerst eines klarstellen müssen, und zwar auf der infinitesimalen Ebene, wohin zeigt die Beschleunigung eines Körpers, der sich auf einer kreisförmigen Bahn bewegt? Die Antwort ist, dass es immer vom Krümmungsmittelpunkt Ihres Weges, Ihrer Straße oder was auch immer weg zeigt. Es ist also immer eine Kraft in Aktion, eine Kraft, die versucht, Sie ganz besonders von Ihrem momentanen Geschwindigkeitsvektor wegzubewegen. Aber dieser Vektor ändert sich ständig, also ändert sich auch die Kraft. Die Richtung einer Reibungskraft ändert sich also immer auch. Wenn wir uns nun vorstellen, dass Sie auf einer kreisförmigen Scheibe stehen und eine Scheibe beginnt sich zu drehen, hält Sie die Reibung definitiv in dieser kreisförmigen Bewegung. Aber die Natur dieser Kreisbewegung ist so, dass sie ständig ihre Richtung ändert. Stets. Schaltet man diese Kraft(Reibung) die ihre Richtung ändert ab, Ihre Geschwindigkeit würde unverändert bleiben und Sie würden von Ihrem Weg abfallen. Was ist mit der Reibung in Bezug auf die Richtung, die den Kreis tangiert? Nun, im Falle eines fahrenden Autos hilft es ihm tatsächlich, sich zu bewegen. Stellen Sie sich vor, Sie stehen auf einer Scheibe aus Eis. Das Einzige, was Sie an Ort und Stelle halten müssen, ist eine Art abnehmbare Wand, die hinter Ihnen platziert wird, damit die Scheibe in ihrer Winkelgeschwindigkeit beschleunigt und die Wand Sie an Ort und Stelle hält. Aber Sie werden feststellen, dass Sie auch von der Mitte weggleiten. Und hier nützt diese Wand, die dir geholfen hat, als die Scheibe anfing sich zu drehen, jetzt nichts. Aber jetzt, mit Ihrer Winkelgeschwindigkeit, die mit der Scheibe übereinstimmt, entfernen Sie die Wand von Ihrem Rücken und legen Sie sie auf Ihre Seite. Es würde Ihr Wegrutschen stoppen. Natürlich wäre es eine andere Geschichte, wenn die Scheibe ihre Winkelgeschwindigkeit ändert. Jetzt müssten Sie zwei Wände haben, eine an der Seite und eine hinter dir. In diesem Beispiel BLICKEN SIE IMMER IN DIE RICHTUNG, DIE EINEN KREIS tangiert, auf dem Sie sich bewegen.
Žarko Tomicic