ทิศทางของแรงเสียดทานที่ล้อหน้าและล้อหลัง [ปิด]

Question

เหตุใดทิศทางของแรงเสียดทานที่ล้อหน้าและล้อหลังของรถที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามเมื่อล้อหน้าเพียงล้อเดียวถูกเร่งความเร็ว (หรือเฉพาะล้อหลัง) เมื่อรถเร่งความเร็วทิศทางของแรงเสียดทานสถิตที่กระทำโดยล้อหน้าบนพื้นผิวจะพุ่งไปข้างหลัง แต่ล้อหลังรถล่ะ?

Answer 1

สมมติว่าเป็นรถขับเคลื่อนสองล้อที่อยู่ภายใต้กำลังโดยไม่มีการลื่นไถลล้อคู่หนึ่งจะถูกหมุนโดยรางขับเคลื่อนเพื่อขับเคลื่อนรถ ล้ออีกคู่จะหมุนตามพื้นผิวถนนทำให้เกิดแรงลาก ดังนั้นคุณจึงมีแรงเสียดทานสถิตในทิศทางตรงกันข้ามผลักและดึง

Answer 2

วิธีที่ง่ายที่สุดในการค้นหาว่าแรงเสียดทานกำลังเกิดอะไรขึ้นคือดูว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณปิดแรงเสียดทาน

สมมติว่ารถอยู่บนถนนที่ไม่มีแรงเสียดทานเมื่อไม่มีแรงเสียดทานและรถหยุดลงการกดคันเร่งทำให้ล้อหลังหมุนตามเข็มนาฬิกา พวกเขาหมุนบนพื้นผิวที่ไม่มีแรงเสียดทานล้อหน้าไม่ทำอะไรเลยและรถก็ไปไหนไม่ได้

แรงเสียดทานที่ล้อหลังต่อต้านการหมุนดังนั้นจึงต้องชี้ไปในทิศทางที่รถต้องการไป เพื่อให้ล้อหลังหมุนโดยไม่ลื่นไถลแรงเสียดทานจะต้องคงที่

หากเราเปิดแรงเสียดทานไปที่ล้อหลังเท่านั้นรถจะเร่งไปข้างหน้าโดยล้อหน้าลากไปตามถนนโดยไม่หมุน แรงเสียดทานต่อต้านการเคลื่อนที่นี้ดังนั้นจึงต้องชี้ไปทางตรงข้ามกับทางที่รถกำลังแล่นไป อีกครั้งจะต้องมีแรงเสียดทานสถิตขณะที่ยางล้อบนถนน

แรงเสียดทานอยู่ในทิศทางตรงกันข้ามกับยางหน้าและยางหลังซึ่งหมายความว่าแรงบิดที่ส่งออกจากล้อหลังจะต้องมากกว่าค่าต่ำสุดที่แน่นอนเพื่อให้รถเคลื่อนที่ได้

Answer 3

เหตุใดทิศทางของแรงเสียดทานที่ล้อหน้าและล้อหลังของรถที่กำลังเคลื่อนที่จึงสวนทาง กับอะไร?

ไม่ว่า.

ให้ทิศทางการเร่งของรถเป็นอย่างไร $\hat a$ และอาจเป็นไปในทิศทางเดียวกับความเร็วของรถ (ขนาดของความเร็วที่เพิ่มขึ้น) หรือในทิศทางตรงกันข้ามกับความเร็วของรถ (ขนาดของความเร็วลดลง)

แรงเสียดทานที่ด้านล่างของยางสัมผัสกับพื้นของล้อที่ขับหรือเบรกจะอยู่ในทิศทางของการเร่งความเร็วของรถกล่าวคือในทิศทาง $\hat a$และยางอื่น ๆ ทั้งหมดจะมีแรงเสียดทานตรงข้ามกับทิศทางการเร่งความเร็วของรถนั่นคือในทิศทาง $-\hat a$.

การเปลี่ยนแปลงคือเมื่อทั้งเหยียบคันเร่งและแป้นเบรกพร้อมกันหรือรูปแบบนี้เมื่อความเร่งเป็นศูนย์ซึ่งจะเกิดขึ้นเมื่อผู้ขับขี่ต้องการผลิตยางสูบบุหรี่ซึ่งบางครั้งเรียกว่าความเหนื่อยหน่าย
ทำได้ง่ายที่สุดในรถมอเตอร์ไซค์เนื่องจากการหยุดพักด้านหน้าและด้านหลังถูกควบคุมอย่างอิสระและสามารถเปลี่ยนจุดศูนย์กลางมวลของมอเตอร์ไซค์และผู้ขับขี่ได้ค่อนข้างง่าย
หากการเร่งความเร็วของรถเป็นศูนย์ด้วยแรงเสียดทานที่พยายามทำให้รถเร่งความเร็วเท่ากัน แต่ตรงข้ามกับแรงเสียดทานที่พยายามป้องกันไม่ให้รถเร่ง

Answer 4

เพื่อให้เข้าใจว่าเหตุใดทิศทางของแรงเสียดทานจึงสวนทางกันที่ล้อหน้าและล้อหลังคุณต้องคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่าเครื่องยนต์ของรถให้แรงบิด (ผลการหมุน) เฉพาะกับล้อหลังเท่านั้นไม่ใช่ไปที่ล้อหน้า ตอนนี้

1-> ลองกดคันเร่งของรถเพื่อให้เครื่องยนต์ใช้แรงบิดที่ล้อหลัง หมายเหตุ - แรงบิดสามารถหมุนร่างกายได้เท่านั้นและไม่สามารถสร้างการเคลื่อนไหวแบบแปลได้ ดังนั้นหากพื้นไม่มีแรงเสียดทาน (ในกรณีนี้แรงเสียดทานเป็นแรงเดียวที่สามารถกระทำในแนวนอนได้เนื่องจากไม่มีแรงเสียดทานดังนั้นจึงไม่มีแรงในแนวนอนจึงไม่มีการเคลื่อนที่ในแนวนอน) ล้อหลังจะหมุนไปรอบ ๆ แอกเซลและจะไม่ก้าวไปข้างหน้า หมายเหตุ - ล้อจะลื่นในกรณีนี้

2-> ในเวลาเดียวกันให้ดูที่ล้อหน้า ไม่มีแรงบิดใด ๆ (เนื่องจากเครื่องยนต์ใช้แรงบิดเฉพาะกับล้อหลังเท่านั้น) และไม่มีแรงในแนวนอนสุทธิเนื่องจากไม่มีแรงเสียดทาน (อีกครั้งเนื่องจากแรงเสียดทานเป็นแรงเดียวที่สามารถกระทำในแนวนอนได้) ดังนั้นล้อหน้าจะหยุดนิ่งไม่มีการหมุนไม่มีการแปล

3-> ทีนี้ลองกดคันเร่งอีกครั้ง แต่ตอนนี้มีแรงเสียดทานอยู่ สิ่งเดียวกันที่เกิดขึ้นเครื่องยนต์ใช้แรงบิดที่ล้อหลังล้อจะหมุน (ตามเข็มนาฬิกา) และพยายามไถลไปกับพื้น เนื่องจากแรงเสียดทานต่อต้านการลื่นไถลแบบสัมพัทธ์เสมอดังนั้นมันจะทำหน้าที่ป้องกันการหมุนตามเข็มนาฬิกาดังนั้นจึงมุ่งไปทางขวาเพื่อให้แรงบิดทวนเข็มนาฬิกา โปรดสังเกตว่าแรงเสียดทานจะกระทำในทิศทางไปข้างหน้าในกรณีนี้และทำให้รถพุ่งไปข้างหน้า

4-> ในเวลาเดียวกันถ้าคุณมองไปที่ล้อหน้าจะเกิดอะไรขึ้น เพลาล้อเคลื่อนที่ไปพร้อมกับรถดังนั้นมันจึงดันล้อหน้าไปที่ศูนย์กลางแรงนี้โดยเพลาจะทำหน้าที่ที่ศูนย์กลางของล้อดังนั้นจึงมีแรงบิดมาให้ แต่มันทำให้ล้อเคลื่อนที่ไปข้างหน้า . (หมายเหตุ - ไม่มีแรงบิดจนถึงขณะนี้ล้อจึงเคลื่อนที่ไปข้างหน้า "โดยไม่" หมุน) เนื่องจากล้อจึงพยายามลื่น แรงเสียดทานอีกครั้งจะทำหน้าที่ป้องกันการลื่นไถล จะไม่มีการลื่นไถลก็ต่อเมื่อล้อหมุนตามเข็มนาฬิกาพร้อมกับเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ดังนั้นเพื่อป้องกันการลื่นไถลจะทำหน้าที่ถอยหลังเพื่อให้แรงบิดตามเข็มนาฬิกา

หวังว่ามันจะช่วยได้! ดูโพสต์เหล่านี้เพื่อความรู้ที่ชัดเจนขึ้น: เหตุใดตัวหมุนจึงมีแรงเสียดทานระหว่างที่พื้นผิวเร่งความเร็ว ทิศทางของแรงเสียดทานที่กระทำต่อล้อหมุนคืออะไร?