作者Emcc (mass, momentum, energy)
看板Physics
標題Re: [問題] 高中力學
時間Fri Dec 17 23:56:26 2010
※ 引述《finike (菲尼克)》之銘言：
: 是非題
: 一台火車以等速往同方向行駛，則軌道給列車的磨擦力與列車行駛方向相反。
: 答案為錯
以題目敘述來說
一台火車以等速度行駛
可知所受合力=0
i) 鉛直方向
列車重力 與 軌道提供之正向力抵銷
ii) 水平方向
正常火車應該沒有噴射引擎 也不考慮磁浮列車
故僅受兩種水平力:
空氣阻力 及 軌道摩擦力
而
空氣阻力必與列車行進方向相反
故
軌道提供之摩擦力須與行進方向相同
以滿足 ΣFx=0
此題是非答案為 X
: 但是想不懂為何，不知道有沒有人可以幫忙解答一下這簡單的問題@@
這題問的是"列車"受的摩擦力方向
故將整列火車視為一系統來分析
只要抓緊 "物體等速度運動 所受合力為零"的概念
若是問"車輪"所受的摩擦力方向
那就稍微複雜點
如上篇推文裡有提到
主動輪(有動力) 與 被動輪(無動力)的情形不一樣
在皆為"純滾動"下
主動輪受的摩擦力會與行進方向相同
被動輪則相反
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 111.240.51.120
1F：→ condensed:@@? 你怎麼知道被動論相反? 12/18 00:12
2F：→ 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
3F：→ 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
你拿起一顆輪子 滾輪之類的
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
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
4F：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
5F：→ 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
6F：→ 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
7F：→ Emcc:不是不需要受力 而是所受"合力"和"合力矩"為零 12/18 00:28
8F：→ 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)
9F：→ 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
10F：→ 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
11F：→ condensed:維持等角速度轉動，並不需要有外力或外力矩。 12/18 00:43
12F：推 Ertkkpoo:這感覺和騎腳踏車的題目很像，問題是畢竟不只一個輪子 12/18 00:51
13F：→ Ertkkpoo:如果真的要問，還是說一下機構長啥樣，問哪個輪子較好 12/18 00:51
14F：→ Emcc:就是跟騎腳踏車的例子一樣啊 前輪是被動 摩擦力向後 12/18 00:54
15F：→ Emcc:後輪主動 摩擦力向前 12/18 00:54
16F：→ Ertkkpoo:但題目沒說火車怎麼動，動力輸出是哪個，感覺無法判斷 12/18 00:55
17F：→ Ertkkpoo:火車也可以前輪主動，不是有一台大大的發電機嘛 12/18 00:55
18F：→ Emcc:題目是問"列車"所受的軌道摩擦力 所以不須管主被動輪啊 12/18 00:58
19F：→ Emcc:只要將整列車視為一系統 也就是各輪子摩擦力的總和 12/18 00:59
20F：→ Ertkkpoo:但可知道主動和被動輪的磨擦力相對大小嘛？ 12/18 01:01
21F：→ Ertkkpoo:因為要判定方向 12/18 01:01
22F：→ Emcc:判定摩擦力方向由"整個系統"的所受合力來判斷就好 12/18 01:05
23F：→ condensed:Ertkkpoo大，腳踏車在等速度運動下，其實可以不需要驅動 12/18 01:22
24F：→ condensed:靠慣性就足以讓它不斷前進下去了。 12/18 01:23
25F：推 Ertkkpoo:但是因為有摩擦力，不可能沒有驅動就等速吧？ 12/18 01:24
26F：→ condensed:如果你不考慮空氣阻力等等，不需要有摩擦力讓它等速啊。 12/18 01:28
27F：→ Emcc:最原來的問題就是問摩擦力的方向 現在不考慮摩擦力是要怎麼解 12/18 01:32
28F：→ condensed:原本的問題是在問你摩擦力與行進方向相反對或錯吧 =.= 12/18 01:33
29F：→ condensed:簡單的說，如果題目問你：＂等速度運動中的物體，所受淨 12/18 01:35
30F：→ condensed:力與運動方向同向，是或否？＂當然選否，因為合力為零。 12/18 01:37
31F：→ condensed:當然題目在測驗概念為了避免破梗，問的方式會有點陷阱。 12/18 01:40
32F：→ Emcc:就原命題來說 答案"X" 當然是沒有疑義 12/18 02:22
33F：推 irrotation:但軌道摩擦力不可能會跟車子移動同向 12/18 16:39
34F：→ irrotation:力平衡是指 引擎動力VS阻力(包括流體和軌道摩擦)的平衡 12/18 16:41
35F：→ irrotation:所有的摩擦力都是與運動方向相反的 這是物理定律 12/18 16:43
36F：→ condensed:(摩擦力的方向不一定與運動方向相反) 12/18 17:02
37F：→ condensed:全都是高中物理的基本概念（解釋得有點累了），摩擦力與 12/18 17:04
38F：→ condensed:運動方向相反是標準錯誤觀念。人從靜止向前運動，地面給 12/18 17:07
39F：→ condensed:予的，以及平放在手掌上的杯子，手掌從靜止向前移動，都 12/18 17:08
40F：→ condensed:是實際的例子。 12/18 17:08
41F：推 irrotation:但上述情況 受力物體跟移動物體並不是同一件 12/18 17:13
42F：→ condensed:(我猜等一下又會有一堆細節因素被考慮進來=.=|||) 12/18 17:14
43F：→ irrotation:受力的物體是手掌 而移動的物體是水杯(和手掌) 12/18 17:15
44F：→ condensed:我說的是兩個不同的例子。加速的物體若居然不是受力體， 12/18 17:15
45F：→ condensed:那真是匪夷所思了。 12/18 17:16
46F：→ condensed:杯子原本是靜止的，現在手掌向前移動，杯子也跟著向前， 12/18 17:17
47F：→ condensed:就表示至少起動的瞬間，杯子受到向前的靜摩擦力。 12/18 17:18
48F：→ irrotation:但那式摩擦力而非系統外的力 真正受系統以的外力是手掌 12/18 17:19
49F：→ condensed:根據牛頓第三定律，受力體必然也會是施力體。 12/18 17:21
50F：→ condensed:聽不懂你在說啥，你看不出我說的系統是指杯子，還是你覺 12/18 17:24
51F：→ condensed:得我們不能把系統選在杯子上？誰說摩擦力只能當內力=.= 12/18 17:24
52F：→ condensed:簡單的說，杯子受到摩擦力而向前加速，就是摩擦力與運動 12/18 17:26
53F：→ condensed:方向同向的實際例子，這樣你了解我的意思嗎？ 12/18 17:26
54F：推 irrotation:我認為"杯子和手"是同一系統 但你把系統分成兩個才會有 12/18 17:29
55F：→ irrotation:杯和手的兩個摩擦力不同向的說法吧 12/18 17:29
56F：→ irrotation:既然你認為他是同一"系統"(手掌+杯子) "系統"的運動方 12/18 17:30
57F：→ condensed:我當然是指杯子啊=.= 12/18 17:30
58F：→ irrotation:不就是一個 跟運動方向相反嗎? 12/18 17:30
59F：→ condensed:你這裡要選定清楚系統到底是指甚麼啦=.=.... 12/18 17:32
60F：→ condensed:系統是我們可以任意選定的，一旦選定後，就不能再與其他 12/18 17:33
61F：→ condensed:系統混淆。 12/18 17:33
62F：→ condensed:我現在舉的例子是要告訴你，當你選擇分析杯子這個系統， 12/18 17:34
63F：→ condensed:他所受到的摩擦力與他的運動同方向，作為舉例。你要去分 12/18 17:35
64F：→ condensed:析其他系統當然也可以啊，但根原本的主題無關。 12/18 17:35
65F：推 irrotation:系統若是(手+杯) 整個系統(手+杯)的摩擦力就是空氣阻力 12/18 17:36
66F：→ irrotation:且與運動方向相反 12/18 17:36
67F：→ irrotation:但若把系統分成手和杯 那摩擦力是在兩者之間的乾摩擦 12/18 17:37
68F：→ condensed:如果分析手掌，那手掌受力就和運動反向，這當然也沒錯。 12/18 17:37
69F：→ irrotation:也就是和杯子的運動方向相反 12/18 17:37
70F：→ condensed:我不知道為什麼要把空氣阻力考慮進來，有何意義？ 12/18 17:38
71F：→ condensed:聽不懂你在說啥，以地面為參考系，杯子受到的摩擦力與運 12/18 17:39
72F：→ irrotation:打錯 摩擦和杯子的運動方向相同 12/18 17:39
73F：→ condensed:動同方向，這點是無疑的。 12/18 17:39
74F：→ irrotation:這是把系統定義的問題吧 物理第一章 12/18 17:40
75F：→ condensed:你還記得你最早說的嗎? 12/18 17:41
76F：→ condensed:我不知道你看啥書第幾章，但從來沒有說系統不能任意選定 12/18 17:42
77F：→ condensed:或者摩擦力必為系統內力這種說法。 12/18 17:42
78F：→ condensed:"所有的摩擦力都是與運動方向相反的 這是物理定律" 12/18 17:46
79F：→ condensed:你還記得你說的這句話嗎? 12/18 17:46
80F：→ condensed:我只是舉出實際的例子表明這個陳述不正確，你先釐清這點 12/18 17:48
81F：→ condensed:，其他的先別扯多，不然只會更混亂。 12/18 17:49