Ich habe versucht, ein Problem zu lösen, bei dem wir zwei Massen übereinander gestapelt hatten. Auf die untere Masse wurde eine Kraft in Richtung der rechten Seite ausgeübt. Wenn wir davon ausgehen, dass die Oberfläche zwischen dem Boden und dem System glatt und die Oberfläche zwischen den beiden Blöcken rau ist, stehe ich vor einer kleinen Verwirrung.
Beachten Sie, dass meine Verwirrung nicht mit der Lösung des Problems zusammenhängt, sondern mit einem intuitiven Verständnis der Funktionsweise von Reibung.
Wenn die Nettobeschleunigung des unteren Blocks nach rechts erfolgt, würde der untere Block eine gewisse Reibung nach links erfahren, was der Bewegung entgegenwirkt.
Der obere Block erfährt daher eine gewisse Reibung nach rechts, wodurch er in Richtung des sich bewegenden Blocks beschleunigt wird. Dieser zweite Teil verwirrt mich am meisten.
Erstens, warum erfahren die oberen und unteren Blöcke Reibung in entgegengesetzte Richtungen? Zweitens wurde dieses System mit dem folgenden verglichen: Stellen Sie sich vor, der untere Block bewegt sich nach rechts. Dies ist dasselbe, als würde sich der obere Block nach links bewegen, und daher wirkt die Reibung am oberen Block nach rechts, wodurch er sich in Richtung des unteren Blocks bewegt. Aber wenn sich der obere Block jetzt nach rechts bewegt, sollte die Reibung nicht wieder nach links wirken und diese Bewegung aufheben, indem der obere Kasten an seinem Platz festgehalten wird, bis er herunterfällt?
Wie erzeugt Reibung Bewegung? Sollte man dem Antrag nicht widersprechen?
Ich habe die notwendige FBD durchgeführt und mich davon überzeugt, dass dies passiert, aber intuitiv kann ich das nicht verstehen. Wie erfährt der Zweiblock Reibung in entgegengesetzte Richtungen, und was noch wichtiger ist, wie bewegt Reibung einen von ihnen, wenn Reibung der Bewegung entgegenwirken soll?
Sind diese gegensätzlichen Reibungsrichtungen der beiden Klötzchen bloße Folgen des dritten Hauptsatzes?
Reibung steht Bewegung nicht genau entgegen. Reibungskräfte wirken einer relativen Bewegung zweier Körper entgegen, die sich berühren. Wenn sich zwei Körper in Kontakt relativ zueinander bewegen, erfährt jeder Körper eine Kraft in der entgegengesetzten Richtung seiner relativen Geschwindigkeit in Bezug auf den anderen Körper.
Haftreibung funktioniert genauso. Es wird in jeder Richtung wirken, die erforderlich ist, um zwei Körper daran zu hindern, sich relativ zueinander zu bewegen , solange die Größe der dazu erforderlichen Kraft eine bestimmte Grenze nicht überschreitet, die durch die Normalkraft und den Haftreibungskoeffizienten bestimmt wird. In Ihrem Beispiel muss die Haftreibung den oberen Block nach rechts drücken, damit sich die Oberflächen nicht relativ zueinander bewegen, und genau das bewirkt die Haftreibung.
Und ja, die Tatsache, dass Reibungskräfte in entgegengesetzte Richtungen wirken, ist nur eine Folge von Newtons drittem Gesetz.
Was würde passieren, wenn die Oberflächen glatt und reibungsfrei wären? Der untere Block würde beschleunigen, während der obere Block statisch bleibt und einfach herunterfällt. Dies ist die Tendenz des Systems: Die bevorstehende Bewegung des oberen Blocks relativ zum unteren Block ist relativ zum unteren Block nach links.
Wenn Sie nun Haftreibung haben, verhalten sich die Blöcke zusammen effektiv wie ein starrer Körper, wobei die Reibungskraft aus einer Grenzflächenscherspannung zwischen den Blöcken entsteht. Sie können den Nettoeffekt der Scherspannung als Zwangskraft betrachten, da der obere Block aufgrund seiner eigenen Trägheit dazu neigt, relativ zum unteren Block an Ort und Stelle zu bleiben. Daher erzwingt die Beschränkungsreibungskraft die Steifigkeit des Systems und zwingt es, sich als Einheit zu bewegen.
Betrachten Sie einen starren Körper in Ruhe. Alle Teile des starren Körpers haben Trägheit und neigen daher dazu, in Ruhe zu bleiben. Wenn ich an einem materiellen Punkt im starren Körper eine singuläre Kraft aufbringe, warum beschleunigt nicht nur dieser materielle Punkt? Durchgängig entwickelt sich ein System von Zwangsscherspannungen, um die Steifigkeit zu erzwingen und andere Teile des Körpers nach vorne zu ziehen.