Lực kéo cần thiết để xe đứng yên chuyển động
Lý lịch
Có rất nhiều ví dụ từ việc con người kéo các phương tiện hạng nặng, từ xe tải đến máy bay. Khi nghiên cứu vật lý đằng sau điều này, hầu hết các kết quả đều chỉ ra rằng lực cản lăn giảm khi xe chạy trên bánh. Do lực bình thường của xe được nhân với hệ số lăn, khoảng 0,02 đối với lốp trên đường nhựa, lực theo phương ngang ngược với hướng di chuyển sẽ giảm đi rất nhiều. Tuy nhiên, tôi nhầm lẫn về cách so sánh điều này với khái niệm ma sát tĩnh. Giải thích hiện tại của tôi là lực cản lăn chỉ áp dụng khi xe đang chuyển động và người đó phải vượt qua ma sát tĩnh để chuyển từ trạng thái đứng yên sang chuyển động? Và ma sát tĩnh có hệ số gần bằng bao nhiêu thì lực ban đầu để thắng ma sát tĩnh sẽ lớn hơn bao nhiêu?
Công thức vấn đề
Vì vậy, hãy giả sử có một phương tiện khối lượng lớn $m$trên bánh xe cao su, đứng yên trên đường nhựa. Một sợi dây được gắn vào xe theo hướng chuyển động / bánh xe. Bỏ qua ma sát trong các hệ thống bên trong ô tô, làm thế nào để tính lực do con người kéo lên dây để ô tô chuyển động? Lực kéo cần thiết có bằng lực ma sát tĩnh, nghĩa là$F_{pull}=\mu mg$? Sau đó lực cần thiết để giữ cho xe chuyển động với vận tốc không đổi bằng lực cản lăn$F=cmg$? Ngoài ra, có một số giá trị chung cho 'sức kéo' của một con người để tính toán bao nhiêu cần thiết để một chiếc xe chuyển động?
Trả lời
Rõ ràng là có sự khác biệt giữa ma sát tĩnh và ma sát lăn. Ma sát tĩnh là cần thiết để cung cấp cho bánh xe tốc độ khi một mô-men xoắn được tác dụng lên nó. Khi bánh xe đã đạt đến một vận tốc nhất định và chuyển động với vận tốc không đổi (khi mômen không tác dụng nữa), thì ở điều kiện lý tưởng (không chuyển động năng của bánh xe thành một dạng năng lượng khác), bánh xe sẽ tiếp tục lăn mãi không gặp ma sát tĩnh nữa (mà nó chỉ cảm thấy trong quá trình tăng tốc gây ra bởi mô-men xoắn).
Tuy nhiên, tình hình còn xa lý tưởng. Năng lượng bị tiêu tán. Và đây là nơi mà ma sát lăn phát huy tác dụng. Các ma sát lăn làm cho bánh xe không tăng tốc, như tĩnh ma sát thực hiện, nhưng để de cellerate bánh xe. Các mômen có hướng ngược nhau trong cả hai trường hợp nhưng không có cùng giá trị.
Để bắt đầu chuyển động bánh xe, bạn có thể tác dụng một lực (mô-men xoắn) cho đến khi đạt đến một giới hạn nhất định. Khi một lực (mô-men xoắn) có giá trị trên giới hạn này được tác dụng, bánh xe sẽ chịu ma sát động học (bánh xe chịu ma sát với bề mặt mà nó đang ở trên; hãy nhìn khói trong những chiếc xe đua Công thức 1 đang tăng tốc khi bắt đầu ma sát tĩnh sẽ hiệu quả hơn, tất cả các trình điều khiển chỉ cung cấp đầy đủ khí).
Khi mômen không được tác dụng nữa, bánh xe sẽ giảm tốc. Điều này là do ma sát lăn .
Cách hiểu hiện tại của tôi là lực cản lăn chỉ áp dụng khi xe đang chuyển động
Đúng rồi.
và vật đó phải thắng ma sát tĩnh để chuyển động từ đứng yên sang chuyển động?
Đó là không đúng. Mặc dù có một lực ma sát tĩnh nhỏ chống lại sự bắt đầu của chuyển động lăn, nhưng nói chung là quá nhỏ để tạo ra sự khác biệt. Thay vào đó, ma sát tĩnh ngăn cản chuyển động tương đối giữa bề mặt lốp và đường, tức là trượt hoặc trượt. Lực ma sát tĩnh ngăn không cho bánh xe trượt và do đó cho phép bánh xe lăn về phía trước. Nó không phản đối chuyển động lăn.
Và ma sát tĩnh có hệ số gần bằng bao nhiêu thì lực ban đầu để thắng ma sát tĩnh sẽ lớn hơn bao nhiêu?
Gần một cái hơn cái gì? Nếu bạn có nghĩa là hệ số của lực cản lăn, hơn là có. Lực cản lăn là lực chống lại việc lăn với tốc độ không đổi trên bề mặt. Theo Wikipedia, lực cản lăn của hầu hết các loại lốp xe du lịch mới nằm trong khoảng 0,007 đến 0,14, vì vậy nó thường nhỏ hơn nhiều so với hệ số ma sát tĩnh. Nhưng một lần nữa, lực kéo ban đầu không phải thắng lực ma sát tĩnh.
Công thức vấn đề
Bỏ qua ma sát trong các hệ thống bên trong ô tô, làm thế nào để tính lực do con người kéo lên dây để ô tô chuyển động?
"Cho xe chuyển động" có nghĩa là tăng tốc xe. Lực kéo cần thiết để ô tô tăng tốc được tính toán dựa trên định luật II Newton
$$a=\frac{F}{m}$$
Là lực kéo cần thiết bằng lực ma sát tĩnh, nghĩa là $F_{pull}=\mu mg$?
Không, $umg$là lực ma sát tĩnh lớn nhất có thể. Lực cần thiết để tăng tốc độ cẩn thận là theo định luật thứ hai của Newton như đã nêu ở trên.
Sau đó lực cần thiết để giữ cho xe chuyển động với vận tốc không đổi bằng lực cản lăn $F=cmg$?
Đó là chính xác, ở đâu $c$ là hệ số cản lăn (CRR).
Ngoài ra, có một số giá trị chung cho 'sức kéo' của một con người để tính toán bao nhiêu cần thiết để một chiếc xe chuyển động?
Theo Trung tâm An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp Canada, khi một người lao động có thể nâng đỡ cơ thể (hoặc bàn chân) của mình dựa vào một kết cấu vững chắc, anh ta có thể tạo ra một lực lên tới 675 N. Giả sử điều này được áp dụng cho một chiếc xe nhỏ 1000 kG thì theo $F=ma$ gia tốc lên đến 0,675 m / s$^2$có khả năng lắm. Để so sánh, một ô tô tăng tốc từ 0 đến 60 dặm / giờ trong 5,9 giây có gia tốc 4,5 m / s$^2$
Hi vọng điêu nay co ich.