球在平面上滾動受阻力停下後的一瞬間為什麼會往回滾一點點?

如題,把一個小球放在平滑水平的桌子上,推一把它開始滾,然後受阻力慢慢停下,可是停下之後它又立刻往回滾了一點點,請問這是怎麼回事?那個把它往後推一點點的力哪來?(同樣,一個東西質心串在一根軸上旋轉停下時也會反向轉一點點)


謝邀。

可能是桌面在某一處不平,或者質心不在正中。

我們來考慮桌面出處平整的情況。實際上完全平整的桌面是不存在的,這裡所謂「平整」,指的是桌面有一定的粗糙度,但沒有明顯突起或者凹陷。

這樣的情況下,球與桌面接觸的地方會有形變。其剛產生的形變將要釋放的形變,是存在一定的不對稱性的。正是這種不對稱,產生了所謂滾動摩擦力。其動能變為內能,那麼將要釋放那一部分,溫度會相對高一點,而剛產生形變的那一部分溫度會相對低一些。這導致反方向的力矩會大一點點。

看到這裡,有人可能會認為這就是「回滾」的原因。我並不認同。因為在停止之前,其速度已非常低,可能已經低到有足夠時間使得兩邊溫度接近平衡程度。這種情況下,這樣的微小的不對稱性是不足以產生明顯「回滾」行為的。這樣看來,也只有桌面不平,或者質心不在正中,才能產生足夠的衝量。


我覺得和我們坐公交車車停時我們會前傾但最後停住那一下我們會往後倒是一個道理。

既然很多人都同意這來自於物體非完美剛體所帶來的滾動摩擦,就讓我們取一個極限:

假設有一團史萊姆在地上翻滾,最後它停下來的時候是怎樣的?

很容易想像,最後它的底部pia在了地上,上部還在試圖前傾,這是之前的減速造成的;

但是底部已經pia穩了(前傾的上部沒法把它拉起來),所以加速度變為0了,上部就會被內部的應力給拉回來,這就是公交車上的」後傾「和小球的」回滾「的真相。


質心不在正中,或桌子不平。


如果是地面的摩擦了使其停下,那麼其地面面一定有在原運動方向上的變形,而地面最終要恢復為在運動方向的不變形,所以球會反向運動一下。


平滑桌面其實有坑,最後一個坑沒翻過去所以又滾回來了


球在滾動中,球運動方向前方的球面和與球面接觸的地面的形變都小於運動的反方向,再加上運動時壓縮了前方的空氣。使得停下的一瞬間球受著原來反方向的力。理論上摩擦力足夠大或者剛性的球在剛性的平面上滾動,在真空條件下不會產生這種現象。


這個嘛。。。可能是因為物體內部摩擦的緣故吧,物體在停止之前是減速的,那麼下層物質要受地面的摩擦力,所以減速,而上層物質只能考下層物質提供力了,這樣就有形變了,上層物質偏前,靜止後自然就恢復了,於是看到物體微微後移了。。。。。。


這個問題,拿個電池在桌面上一滾就出現了這個現象。其中有一個問題,是質心不在中間不能直接解釋的:物體倒轉的時候,角動量方向變化了。桌子和電池系統沒有外力,如何產生的角動量不守恆?

球沒有直接停下,首先是因為球不是無滑滾動。大部分問題都是假設無滑滾動的,即,物體與地面接觸點速度為零。可是在現實中,大部分三維物體都會同時進行轉動和滾動。所以當物體停止運動的那一剎那,是物體停止了滾動,並不是物體停止了轉動。

其次,物體不是純剛體。這意味著,儘管外部看物體沒有轉動,內部還有著力矩。換而言之,物體還在試圖著轉動。

下一步是,物體的轉動力矩使得桌面產生了形變,等於變相的按壓一個彈簧,之後彈簧反彈,物體會反向轉動,直到全部能量轉化為熱。這個過程中,看似的角動量不守恆,是通過桌子的形變轉移到了地面。


題主那的交通很堵吧,看什麼東西突然停住感覺都要往後彈一下呢


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