如果輪子的滾動摩擦力為0,輪子還可以向前滾嗎?
這個題好好回答一下好了。
首先題主問的是滾動摩擦力,不是大部分其他人回答的滑動摩擦力。
滾動摩擦力是由於輪子的形變導致的一個阻力,因為輪子前進的時候,與地面的接觸部分會形變,導致接觸點前移,從而導致支持力偏離重力的方向,然後就產生了一個阻礙輪子轉動的力矩。這個和滑動摩擦力,可以說基本上沒什麼關係,如果存在滑動摩擦力而不存在滾動摩擦力(絕對剛體,不會有任何形變),那麼這個輪子只要有一個初速度,理論上來說在平的路面上都永遠不會停下來。如果作為動力輪,那麼將會非常省力,因為不需要持續施力抵消滾動摩擦力。
如果沒有滑動摩擦力,輪子就完全失去意義了:1.作為跟隨輪,輪子的意義是減小阻力,而沒有滑動摩擦力就不存在阻力。此時的輪子當然是可以向前進的,但是並不是向前滾,而是向前滑。 2.如果作為動力輪,沒有滑動摩擦力輪子只能原地空轉而不能前進。當輪子與地面沒有任何摩擦力時,輪子的轉動與輪子的運動將無關。
這個無關是指,輪子如何轉和輪子如何運動沒有關係,所以可以出現輪子往前轉,輪子卻向後運動的情況。當然是不能滾了。前面一堆答案說的是這個輪子可以對地運動,保持整體的運動狀態,但是輪子不會滾。滾動的摩擦力是靜摩擦力,就像騎自行車一樣,地面如果沒有足夠的摩擦力,是無法啟動的。沒有摩擦力別說是原地打滑,就連讓其啟動開始滾都是不可能的。
如果摩擦力為0,人類就沒有必要發明輪子了。
其實滾動摩擦和滑動摩擦不是一回事,這個問題應該從是否存在滑動摩擦,以及動力輪和被動輪的不同角度來討論。
先討論有初始速度的被動輪。取決於是否存在相對滑動,可以有下面幾種情況。
1. 僅考慮單個輪子本身,沒有輪軸,輪子與地面不存在相對滑動。這樣由於滾動摩擦為0,輪子只要有初速度就會一直滾下去。這個情況的具體例子可以是,輪子是絕對剛體,輪子不會因為與地面接觸發生形變從而產生阻礙轉動的力矩。同時地面平整,輪子在滾動過程中不發生顛簸(從而產生阻礙滾動的力矩)。
2. 假如有輪軸,且輪軸絕對光滑,輪子與地面不存在相對滑動。由於滾動摩擦為0,輪子同樣可以一直滾下去。因為在輪軸絕對光滑的情況下,滑動摩擦也為0.
3. 實際情況下輪軸不會絕對光滑。而不論採用了多設計精密軸承,輪子與輪軸的相對滑動永遠存在,因此輪子與輪軸間的滑動摩擦不為0。這時即使滾動摩擦為0,輪子也將會慢慢停止滾動。在現實生活中,火車的輪子用金屬鑄造,可以看作不會發生形變的剛體,路軌用鋼鐵鋪設,光滑平直,不會讓輪子發生顛簸。這時候滾動摩擦力可以認為是0,而摩擦力主要來源於輪子與軸承的滑動摩擦,因此失去動力的火車還是會慢慢停下。
如果考慮動力輪,初始速度為0。這個問題就應該考慮地面是否光滑。不論是下面哪種情況,滾動摩擦力都不會給輪子提供向前的動力,因為滾動摩擦只改變輪子的角動量,是阻力。前進的力由滑動摩擦提供。
1. 如果地面光滑,輪子就應該只能原地轉,不能向前滾。此時滑動摩擦力為0.
2. 如果地面粗糙,輪子就能向前滾。滑動摩擦力提供輪子向前的動力。
對於滾動摩擦的解釋,可以參考百科的解釋 http://baike.baidu.com/view/39128.htm,那裡的描述相對於維基更為平白。滾動摩擦主要由兩個方面產生,一是因為輪子與地面接觸形變,產生阻礙轉動的力矩(地面對輪子產生並不指向輪子軸心的壓力)。輪子越軟,阻礙滾動的效果就越明顯。二是因為地面凹凸不平,比如遇到一顆石頭,產生一個向後的阻力。此時輪子重心發生位移,輪子為提高重心做功而損失一部分動能。按照滾動摩擦的定義 http://zh.wikipedia.org/wiki/摩擦力,滾動摩擦力不會提供輪子向前的動力。
滑動摩擦力是阻礙物體相對運動或相對運動趨勢的力。對於動力輪,輪子相對地面有向後運動的趨勢(或位移),滑動摩擦力提供輪子向前滾動的動力。對於被動輪,滑動摩擦力提供向後的阻力。@vczh
輪子是不可能向前滾的。假如給輪子一個力,輪子會向前滑動,並且不會停下來。滾動需要有一個力形成力偶才行,而地面是無限光滑的,沒有力的存在,固不能形成力偶,所以不會滾動。
可以,合力為0,質心靜止或勻速直線,合力矩為0,輪子繞質心靜止或勻速轉動
向前滾不了!
具體原理參照 (牛頓第三定律)。
如果與地面沒有摩擦力的話唯一能做的就是 「原地空轉」。那樣的話不就是打滑現象么,輪子無限在原地循環,至於樓上說的在後面踹一腳,那是相當於給了他一個水平方向的速度,由於沒有摩擦力,他當然會無限向前走。確切的說不是滾了,這是雖然輪子也是在滾動,而且也向前走,但是輪子滾動的快慢和它向前的速度是沒有任何關係的,有摩擦的情況下是輪子滾動越快向前的速度也越快!!
通常意義的滾動摩擦包含有兩個力:
第一個是由於運動需要克服接觸點微小形變的純滾動摩擦。(可想像在草地滾動的球)
第二個是由於接觸面與小部分輪面的相對運動趨勢產生的靜摩擦力。(把球滾出去時也有,且阻礙運動)
值得注意的是當接觸面和輪面理想剛性時,第一個摩擦力可以為零。但生活中基本的滾動運動都存在第一種摩擦力。且總為阻礙滾動運動。
而第二種摩擦成份的方向則是不固定的,當接觸光滑時可為零。當汽車啟動時,第二種摩擦力為動力,且很大,指向前方。當汽車無滑動制動時,第二種摩擦力向後,阻礙汽車運動。
滾動摩擦為零的話表示剛性輪子接觸了一個剛性光滑的面,無阻力,可勻速、靜止或被拖動。但有於第二種摩擦力的消失,不可做為動力輪和制動輪。
希望能幫助理解。不妥之處可探討。
個人認為滾動摩擦僅指的是輪子由變形而受的一個切向作用力(不包含摩擦產生的力),這個力可以是動力也可以是阻力,比如汽車驅動輪受到的滾動摩擦力是動力,從動輪受到的滾動摩擦力是阻力。按照題主給的條件滾動摩擦力是0,可以認為輪子是剛體,沒用形變也就沒有滾動摩擦力,輪子可不可以向前滾動就取決於輪子和地面是否光滑。 所以就有兩種情況:1.輪子和地面光滑,兩者之間沒有摩擦這種情況下輪子是剛體,與地面之間沒有切向彈力,同時輪子與地面間也沒有摩擦力,輪子只能受到一個豎直方向的支持力,此時輪子如何運動與地面完全沒有關係,沒有切向力也就不能向前滾了2.輪子和地面不光滑,有摩擦這種情況下輪子受到地面給的一個切向摩擦力,這個摩擦力有兩個作用,一個作用是產生了一個阻力矩,阻礙了輪子的轉動,另外一個作用是給輪子一個水平方向的力,讓輪子有了水平方向的加速度,所以輪子可以向前滾動。所以在滾動摩擦力為0,但是地面和輪子之間有摩擦的情況下還是可以向前滾動的。
題主所言」如果「,其實是可以真實存在的。請各位腦補:在太空無重力環境,一個輪子放置在一個(可以是假想的)平面(即地面)上。這樣,輪子和平面之間確實沒有摩擦力,連正壓力都沒有。這個狀態就是真正木有摩擦力的情形。
結論可以想像:輪子可以自由滾動(轉動),但是輪子整體不會因此而加速或者減速前進,只能保持原來的靜止或勻速直線運行。滾動摩擦力為0,地球,月亮不都是嘛
不會滾動,會一直滑下去。
標準的牛頓定律,如果物體所受的合力為零,那麼它將保持之前的運動狀態一直下去.....
不會滾,會一直滑下去
保持運動狀態吧
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