Re: [問題] 高中力學

[Emcc (mass, momentum, energy)]

※ 引述《finike (菲尼克)》之銘言：
: 是非題
: 一台火車以等速往同方向行駛，則軌道給列車的磨擦力與列車行駛方向相反。
: 答案為錯

以題目敘述來說

一台火車以等速度行駛

可知所受合力=0

i) 鉛直方向

列車重力 與 軌道提供之正向力抵銷


ii) 水平方向

正常火車應該沒有噴射引擎 也不考慮磁浮列車

故僅受兩種水平力:

空氣阻力 及 軌道摩擦力

而

空氣阻力必與列車行進方向相反

故

軌道提供之摩擦力須與行進方向相同

以滿足 ΣFx=0


此題是非答案為 X

: 但是想不懂為何，不知道有沒有人可以幫忙解答一下這簡單的問題@@


這題問的是"列車"受的摩擦力方向

故將整列火車視為一系統來分析

只要抓緊 "物體等速度運動 所受合力為零"的概念



若是問"車輪"所受的摩擦力方向

那就稍微複雜點

如上篇推文裡有提到

主動輪(有動力) 與 被動輪(無動力)的情形不一樣


在皆為"純滾動"下

主動輪受的摩擦力會與行進方向相同

被動輪則相反


--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 111.240.51.120
→ condensed:@@? 你怎麼知道被動論相反?
→ Emcc:想一想 如果輪子中心受一水平力被推著走 而接觸面摩擦係數=0
→ Emcc:那麼輪子會不會轉? 若有摩擦力呢? 如何轉? 可畫自由體圖
我這邊的意思是說

你拿起一顆輪子 滾輪之類的

靜止沒有轉動

手握在軸的地方

然後把它靠在一個面上開始推它

如果接觸面是沒有摩擦的

那你會發現輪子不會轉

它只是沿著面平移


又如果接觸面有摩擦 (也就是我們現實生活中的情形)

那你會發現輪子沿著面滾動

而那個摩擦力會與輪子行進方向相反


被動輪的原理就是這樣


推 condensed:等速度運動的輪子為什麼要受力?應該不需要畫圖吧
→ condensed:我再說清楚點,純滾動是不需要受力的,因為不論是移動或轉
→ condensed:動都存有慣性。所以只要沒有其他不可避免的力介入，我們
→ Emcc:不是不需要受力 而是所受"合力"和"合力矩"為零
→ condensed:並不需要硬塞給他額外的力去合理化它的運動。
※ 編輯: Emcc            來自: 111.240.51.120       (12/18 00:36)
→ condensed:你修文補充的內容和我說的是兩件事啊。你考慮的是加速過
→ condensed:程，我考慮的是原題的等速度運動。不論有沒有摩擦係數，
→ condensed:維持等角速度轉動，並不需要有外力或外力矩。
推 Ertkkpoo:這感覺和騎腳踏車的題目很像，問題是畢竟不只一個輪子
→ Ertkkpoo:如果真的要問，還是說一下機構長啥樣，問哪個輪子較好
→ Emcc:就是跟騎腳踏車的例子一樣啊 前輪是被動 摩擦力向後
→ Emcc:後輪主動 摩擦力向前
→ Ertkkpoo:但題目沒說火車怎麼動，動力輸出是哪個，感覺無法判斷
→ Ertkkpoo:火車也可以前輪主動，不是有一台大大的發電機嘛
→ Emcc:題目是問"列車"所受的軌道摩擦力 所以不須管主被動輪啊
→ Emcc:只要將整列車視為一系統 也就是各輪子摩擦力的總和
→ Ertkkpoo:但可知道主動和被動輪的磨擦力相對大小嘛？
→ Ertkkpoo:因為要判定方向
→ Emcc:判定摩擦力方向由"整個系統"的所受合力來判斷就好
→ condensed:Ertkkpoo大，腳踏車在等速度運動下，其實可以不需要驅動
→ condensed:靠慣性就足以讓它不斷前進下去了。
推 Ertkkpoo:但是因為有摩擦力，不可能沒有驅動就等速吧？
→ condensed:如果你不考慮空氣阻力等等，不需要有摩擦力讓它等速啊。
→ Emcc:最原來的問題就是問摩擦力的方向 現在不考慮摩擦力是要怎麼解
→ condensed:原本的問題是在問你摩擦力與行進方向相反對或錯吧 =.=
→ condensed:簡單的說，如果題目問你：＂等速度運動中的物體，所受淨
→ condensed:力與運動方向同向，是或否？＂當然選否，因為合力為零。
→ condensed:當然題目在測驗概念為了避免破梗，問的方式會有點陷阱。
→ Emcc:就原命題來說 答案"X" 當然是沒有疑義
推 irrotation:但軌道摩擦力不可能會跟車子移動同向
→ irrotation:力平衡是指 引擎動力VS阻力(包括流體和軌道摩擦)的平衡
→ irrotation:所有的摩擦力都是與運動方向相反的 這是物理定律
→ condensed:(摩擦力的方向不一定與運動方向相反)
→ condensed:全都是高中物理的基本概念（解釋得有點累了），摩擦力與
→ condensed:運動方向相反是標準錯誤觀念。人從靜止向前運動，地面給
→ condensed:予的，以及平放在手掌上的杯子，手掌從靜止向前移動，都
→ condensed:是實際的例子。
推 irrotation:但上述情況 受力物體跟移動物體並不是同一件
→ condensed:(我猜等一下又會有一堆細節因素被考慮進來=.=|||)
→ irrotation:受力的物體是手掌 而移動的物體是水杯(和手掌)
→ condensed:我說的是兩個不同的例子。加速的物體若居然不是受力體，
→ condensed:那真是匪夷所思了。
→ condensed:杯子原本是靜止的，現在手掌向前移動，杯子也跟著向前，
→ condensed:就表示至少起動的瞬間，杯子受到向前的靜摩擦力。
→ irrotation:但那式摩擦力而非系統外的力 真正受系統以的外力是手掌
→ condensed:根據牛頓第三定律，受力體必然也會是施力體。
→ condensed:聽不懂你在說啥，你看不出我說的系統是指杯子，還是你覺
→ condensed:得我們不能把系統選在杯子上？誰說摩擦力只能當內力=.=
→ condensed:簡單的說，杯子受到摩擦力而向前加速，就是摩擦力與運動
→ condensed:方向同向的實際例子，這樣你了解我的意思嗎？
推 irrotation:我認為"杯子和手"是同一系統 但你把系統分成兩個才會有
→ irrotation:杯和手的兩個摩擦力不同向的說法吧
→ irrotation:既然你認為他是同一"系統"(手掌+杯子) "系統"的運動方
→ condensed:我當然是指杯子啊=.=
→ irrotation:不就是一個 跟運動方向相反嗎?
→ condensed:你這裡要選定清楚系統到底是指甚麼啦=.=....
→ condensed:系統是我們可以任意選定的，一旦選定後，就不能再與其他
→ condensed:系統混淆。
→ condensed:我現在舉的例子是要告訴你，當你選擇分析杯子這個系統，
→ condensed:他所受到的摩擦力與他的運動同方向，作為舉例。你要去分
→ condensed:析其他系統當然也可以啊，但根原本的主題無關。
推 irrotation:系統若是(手+杯) 整個系統(手+杯)的摩擦力就是空氣阻力
→ irrotation:且與運動方向相反
→ irrotation:但若把系統分成手和杯 那摩擦力是在兩者之間的乾摩擦
→ condensed:如果分析手掌，那手掌受力就和運動反向，這當然也沒錯。
→ irrotation:也就是和杯子的運動方向相反
→ condensed:我不知道為什麼要把空氣阻力考慮進來，有何意義？
→ condensed:聽不懂你在說啥，以地面為參考系，杯子受到的摩擦力與運
→ irrotation:打錯 摩擦和杯子的運動方向相同
→ condensed:動同方向，這點是無疑的。
→ irrotation:這是把系統定義的問題吧 物理第一章
→ condensed:你還記得你最早說的嗎?
→ condensed:我不知道你看啥書第幾章，但從來沒有說系統不能任意選定
→ condensed:或者摩擦力必為系統內力這種說法。
→ condensed:"所有的摩擦力都是與運動方向相反的 這是物理定律"
→ condensed:你還記得你說的這句話嗎?
→ condensed:我只是舉出實際的例子表明這個陳述不正確，你先釐清這點
→ condensed:，其他的先別扯多，不然只會更混亂。
→ sneak: 那麼輪子會不會轉? 若 https://noxiv.com
→ sneak: 簡單的說，如果題目問你 https://daxiv.com
→ sneak: 維持等角速度轉動，並不 https://noxiv.com
→ muxiv: 方向同向的實際例子，這 https://noxiv.com