作者Beachboy (天煞孤星)
看板Physics
標題[閒聊] 估算滾動和滑動的難易
時間Sun Aug 30 16:30:26 2009
之前有學生問我，為什麼東西如果下面放滾輪用推的比較輕鬆？
這個問題，不知道怎麼對高一的同學來解釋比較好。
最近，想說簡單估算一下，一個物體，若用推的滑動，和用滾的轉動，花的力氣差多少。
想了一個簡單的情況，看這樣的推論，有沒有什麼問題。
是否可用這個例子做為解釋(不過，可能對於高二以上比較適合)。
例：假設水泥路面摩擦係數為0.7(動摩擦和靜摩擦接近)。
有一個圓球半徑R=1m，質量50kg。試求使物體運動所需最小的力為何？
解： case1 若以滑動方式前進
設外力為F ， fk = 50‧10‧0.7 = 350N
F -fk = ma ，使物體運動的條件為a>= 0
→ F = fk + ma
= 350 + ma
所以用推的至少要花350N以上的力量
case2 用滾的
設外力為F，作用於CM，圓球轉動慣量為I(對地面接觸點)
F‧R = I α ，使物體運動的條件為α≧0
→ F = Iα/R
≧0
也就是理論上，只要有施力，即可使物體開始轉動
當我們先不論之後加速的情況與難易與否，若僅希望使物體由靜止產生運動，
滾動的方式似乎比移動來的容易許多。
我的想法大致上是這樣，想說用算的感覺比較具體。
但如果是要對高一學生用描述的，應該怎麼講才好呢？
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◆ From: 61.228.181.192
1F：推 chungweitw:水平地面的純滾動 無摩擦力 08/30 20:04
2F：推 Gwaewluin:純滾動怎麼會沒有摩擦力，不然就直接滑動了怎麼會滾動 08/30 22:27
3F：推 bloch:純滾動只需要有力矩跟力就可以了 08/30 22:36
4F：推 Mpegwmvavi:水平純滾動是沒有動摩擦力吧，因為此時沒有相對滑動 08/30 22:36
5F：→ Mpegwmvavi:所以有摩擦力的話也是靜摩擦力 08/30 22:36
6F：推 ntust661:跟他說用算的比較實在 08/31 03:33
7F：推 lefan:請做實驗 或者去查 滾動(轉動)摩擦力 09/01 20:15