作者condensed (我的冒險生活)
看板Physics
標題Re: [問題] 高中力學
時間Sat Dec 18 01:20:46 2010
抱歉，推文太累了，
我就重寫一篇說清楚。
※ 引述《Emcc (mass, momentum, energy)》之銘言：
: → condensed:@@? 你怎麼知道被動論相反? 12/18 00:12
: → 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 12/18 00:18
: → Emcc:那麼輪子會不會轉? 若有摩擦力呢? 如何轉? 可畫自由體圖 12/18 00:19
:
: 我這邊的意思是說
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: 你拿起一顆輪子 滾輪之類的
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: 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
原本的問題，是要我們考慮火車在等速度運動的情況下。
在沒有特別說明的情況下，我們當然假設輪子對地面是做純滾動的。
CASE 1(若不考慮空氣阻力)
在這種情況下，輪子的角速度和質心速度就已經不是零，
所以我們不需要有其他外力或外力矩加速它。
CASE 2(考慮空氣阻力)
前輪由於受驅動的關係，所受靜摩擦力必須向前，大小與空氣阻力等同，
以使火車整體所受合力為零，維持等速度運動。
而後輪則因為沒有被驅動，所以不需要受額外的力或力矩。
CASE A(從靜止加速，不考慮空氣阻力)
如果你要考慮的是火車從靜止開始加速的過程，
當然也可以，只不過這就已經不是原本的問題。
從靜止開始滾動的加速過程裡，後輪有了角動量變化，
所受的的靜摩擦力就必須向後，以使力矩作用出相映的角動量變化。
至於前輪是驅動輪，開始時靠的是引擎提供的力矩，
使其產生傾向於向前滾動的角動量變化。
這時候，地面摩擦力必須向前，以使輪子質心被加速。
此時靜摩擦力提供的是和引擎反向的力矩，
因此，我們可想見，引擎提供的力矩必須大於靜摩擦力所提供的力矩，
輪子才可能被啟動。
其他情況也是類似的分析。
:
:
: 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 12/18 00:21
: → 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 12/18 00:26
: → 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 12/18 00:28
: → Emcc:不是不需要受力 而是所受"合力"和"合力矩"為零 12/18 00:28
: → condensed:並不需要硬塞給他額外的力去合理化它的運動。 12/18 00:30
: ※ 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 12/18 00:42
: → condensed:程，我考慮的是原題的等速度運動。不論有沒有摩擦係數， 12/18 00:43
: → condensed:維持等角速度轉動，並不需要有外力或外力矩。 12/18 00:43
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◆ From: 140.112.218.89
→ Emcc:所以你的CASE2 後輪沒有受摩擦力嗎? 這樣不何理吧 12/18 01:25
→ condensed:是的，你可以直接回文或推文就你覺得不合理的地方指出。 12/18 01:27
→ Emcc:會有這種情況嗎 軌道&車輪材質完全一樣 就只差在有沒有驅動 12/18 01:28
→ Emcc:然後造成一個接觸面有摩擦 一個沒有摩擦 這樣合理嗎? 12/18 01:29
→ Emcc:火車的前輪跑在真實世界 後輪跑在理想世界? 12/18 01:29
→ condensed:不懂你的意思，材質不是重點啊。我已經說過了，已經等速 12/18 01:30
→ condensed:運動的東西，你為什麼還需要外力介入？ 12/18 01:30
→ condensed:這裡考慮的都是理想情況，我想你把理想情況與光滑條件混 12/18 01:31
→ condensed:淆了，我沒有考慮光滑面。 12/18 01:32
→ condensed:(並不是接觸面有摩擦係數，就ㄧ定得存在摩擦力。) 12/18 01:42
→ Emcc:當然還要有正向力啊 問題是前後輪正向力不論大小也不會為0啊 12/18 01:55
→ condensed:正向力只能影響最大靜摩擦力的大小，和摩擦力是兩回事。 12/18 02:58
→ sneak: //muxiv.com 11/09 12:10