Ποια είναι η δύναμη όταν ένα αντικείμενο κυλά πάνω από μια επιφάνεια;
Δυνάμεις που εμπλέκονται στην κύλινη κίνηση:
* βαρύτητα: Αυτό ενεργεί στο κέντρο μάζας του αντικειμένου, τραβώντας το προς τα κάτω.
* Κανονική δύναμη: Αυτή είναι η δύναμη που ασκείται από την επιφάνεια, ενεργώντας κάθετα στο σημείο επαφής, πιέζοντας το αντικείμενο προς τα πάνω.
* τριβή: Αυτή η δύναμη λειτουργεί παράλληλα με την επιφάνεια, αντίθετα στην κίνηση. Στο Rolling, υπάρχουν δύο τύποι τριβής:
* Τριβή τριβής: Πρόκειται για μια σχετικά μικρή δύναμη που προκύπτει από την παραμόρφωση τόσο του αντικειμένου όσο και της επιφάνειας στο σημείο επαφής. Είναι η κύρια δύναμη που αντιστέκεται στην κυλινδρική κίνηση.
* συρόμενη τριβή: Αυτό συμβαίνει εάν υπάρχει κάποια ολίσθηση μεταξύ του αντικειμένου και της επιφάνειας. Είναι συνήθως πολύ υψηλότερο από την τριβή.
Υπολογισμός δύναμης:
Είναι δύσκολο να υπολογίσετε μια ενιαία "δύναμη" για κυλιόμενη κίνηση. Αντ 'αυτού, θα αναλύσατε συνήθως τις δυνάμεις μεμονωμένα:
* βαρύτητα: Αυτό μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τη μάζα και τη βαρυτική επιτάχυνση του αντικειμένου.
* Κανονική δύναμη: Σε ιδανικές καταστάσεις, αυτό θα είναι ίσο σε μέγεθος και απέναντι από την κατεύθυνση της βαρύτητας.
* Τριβή τριβής: Αυτό συνήθως περιγράφεται ως συντελεστής τριβής τριβής (μR) πολλαπλασιασμένος με την κανονική δύναμη. Ο συντελεστής εξαρτάται από τα υλικά του αντικειμένου και της επιφάνειας.
* συρόμενη τριβή: Αυτό υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον συντελεστή συρόμενης τριβής (μs) και την κανονική δύναμη.
Βασικές εκτιμήσεις:
* Pure Rolling: Για ένα αντικείμενο να κυλήσει καθαρά, το σημείο επαφής με την επιφάνεια πρέπει να είναι ακίνητο. Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχει συρόμενη τριβή.
* ροπή: Η κυλιόμενη κίνηση επηρεάζεται επίσης από τη ροπή, η οποία είναι μια περιστροφική δύναμη. Η ροπή είναι απαραίτητη για την έναρξη και τη διατήρηση της κυλίνδρου.
* Ενέργεια: Η ενέργεια διατηρείται σε κίνηση κυλιόμενη, αλλά μπορεί να μεταφερθεί μεταξύ της μεταφραστικής και της κινητικής ενέργειας.
Συνοπτικά:
Όταν ένα αντικείμενο κυλά, έχετε να αντιμετωπίσετε ένα συνδυασμό δυνάμεων που συμβάλλουν στην πρότασή του. Ο υπολογισμός της συνολικής δύναμης είναι πολύπλοκη, αλλά η κατανόηση των μεμονωμένων δυνάμεων σας επιτρέπει να αναλύετε και να προβλέπετε τη συμπεριφορά του αντικειμένου.
