Nimmt die Gleitreibung mit zunehmender Geschwindigkeit zu? [Duplikat]

Mögliches Duplikat:
Steigt die Gleitreibungskraft mit der Relativgeschwindigkeit der beteiligten Objekte? Wenn nein, warum nicht?

Laienalarm ... Ich habe zuletzt Physik in der High School studiert und versuche nur zu verstehen, woran mein Sohn arbeitet.

Um eine Kiste mit konstanter Geschwindigkeit über den Boden zu bewegen, muss ich eine Kraft aufbringen, die der auf sie wirkenden kinetischen Reibungskraft gleich und entgegengesetzt ist.

Wenn ich beginne, eine Kraft auszuüben, die größer als die kinetische Reibungskraft ist, beschleunigt die Box. Wird es unbegrenzt weiter beschleunigen oder wird die kinetische Reibungskraft, die ich überwinden muss, zunehmen, wenn die Box schneller wird?

Nun, die Darstellung der Reibung, die normalerweise auf der Highschool-Ebene durchgeführt wird, ist der einfachste und analytisch am besten handhabbare Fall und bietet eine Antwort auf dieses Problem (keine Abhängigkeit), aber sie gilt möglicherweise nicht für das gesamte Regime, nach dem Sie fragen.
Die Kraft nimmt zu, je schneller Sie fahren, nicht die Kraft. Leistung ist Arbeit pro Zeit. Arbeit ist Kraft * Weg. Also Kraft * Geschwindigkeit = Leistung.

Antworten (2)

Nein für „trocken“, ja für „nass“.

Bei "Trockenreibung", wie z. B. einer Kiste auf einem Boden, ist sie relativ konstant. Warum ist das? Die meisten Objekte sind mikroskopisch rau mit "Spitzen", die sich gegeneinander bewegen. Je mehr Druckkraft ausgeübt wird, desto stärker verformen sich die Spitzen und die wahre Kontaktfläche nimmt proportional zu. Die Oberflächen haften aneinander und bilden eine Verbindung, die eine gewisse Scherkraft benötigt, um zu brechen. Da sich die Moleküle viel schneller bewegen ~ 300 m / s als die Box (aufgrund thermischer Vibrationen), hat die Geschwindigkeit keinen Einfluss darauf, wie viele Moleküle haften (mit Ausnahme der "Haftungsreibung"). Die Haftreibung ist jedoch manchmal höher, in einer Erklärung, weil die Spitzen Zeit haben, sich zu setzen und miteinander zu verzahnen. Unter Vernachlässigung der Haftreibung ist die Kraft konstant .

Der einfachste Fall bei Nassreibung sind zwei durch einen Wasserfilm getrennte Gegenstände. In diesem Fall gibt es keine Haftreibung, da die thermische Energie ausreicht, um jede statische, schertragende Wassermolekülstruktur zu zerstören. Wassermoleküle drücken und ziehen sich jedoch immer noch gegenseitig und übertragen den Impuls von oben nach unten. Die Rate der Impulsübertragung, dh "Reibung", wächst proportional dazu, wie viel Impuls verfügbar ist, der wiederum mit der Geschwindigkeit wächst. Die Kraft ist also linear mit der Geschwindigkeit.

Interessante Dinge passieren jedoch, wenn die Masse des Wassers wichtig wird. In diesem Fall drücken Unebenheiten usw. auf der Oberfläche auf das Wasser und erzeugen Strömungen, die in Unebenheiten auf der anderen Oberfläche rammen können. Wenn Sie die Geschwindigkeit verdoppeln, drücken Ihre Unebenheiten doppelt so viel Wasser doppelt so schnell für die vierfache Kraft; Kraft ist quadratisch zur Geschwindigkeit. Sie können Formeln für den linearen Fall (der von der Viskosität abhängt) und den quadratischen Fall (der von der Dichte abhängt) einfügen, um zu sehen, welcher "gewinnt" (dies ist ungefähr die Reynolds-Zahl). Wenn es keinen klaren Gewinner gibt, ist die Antwort komplex (siehe Moody-Diagramm).

Dies sind jedoch Annäherungen und die wirkliche Antwort könnte diesen "Regeln" nicht folgen.

"Da sich die Moleküle mit ~300 m/s viel schneller bewegen als die Box, haben sie viel Zeit zum Anhaften." Ich konnte diesen Teil nicht verstehen. Meinten Sie hier langsamer?
Ich wollte damit sagen, dass die Bewegung der Box keine Rolle spielt, da sie viel langsamer ist als die Partikel.
Ich denke auch, dass es für eine rotierende Welle kubisch sein könnte, wenn die Massenmasse signifikant ist. Wenn Sie an eine sich drehende Nockenwelle denken, die Öl abgibt, um ihr Lager zu schmieren (wie bei einem Automotor), dann ist die Ölflussrate wahrscheinlich proportional zu einer Zentrifugalkraft. F C = w 2 ∗ R . Dann mit F F R ich C T ich Ö N = D M D T ∗ w R für die Kraft einer Nockenwellenöl-Impulsübertragung landen Sie bei F F R ich C T ich Ö N ≈ w 3 ∗ R 2

Für "niedrige" Drehzahlen kann die Gleitreibung als konstant angesehen werden [1]. Ich bin mir allerdings nicht sicher, welche Effekte bei höheren Geschwindigkeiten dominieren. Wenn Luft um ihn herum ist, dann gibt es zum Beispiel einen Luftwiderstand, der eine Kraft verursacht, die proportional zu ist v 2 [2].

[1] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/frict2.html#kin

[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Drag_(Physik)#Drag_at_high_velocity

Nimmt die Gleitreibung mit zunehmender Geschwindigkeit zu? [Duplikat]
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