一个小球在水平桌面上滚动会逐渐停下来,但是如果用力学知识分析,其平动速度只会减小到某一个值的时候就不变了,这却与常识违背

一个小球在水平桌面上滚动会逐渐停下来,但是如果用力学知识分析,其平动速度只会减小到某一个值的时候就不变了,这却与常识违背,我的分析是这样的:
就像打台球一样,如果用中杆将白球打出去,则白球被击出去的一瞬间只有相对于桌面的平动速度V,没有转动速度,由于有相对向前运动,所以会受到向后的滑动摩擦力,速度会减慢.但是这个摩擦力也会使白球逐渐具有转动速度(其方向是白球上与桌面接触的那一点(设为A点)相对白球球心(设为O点)的速度Vao向后,而白球上离桌面最高的那一点(设为B点)相对于O点的速度Vbo向前的),而且只要这个相对于白球向后的摩擦力存在,白球的转动速度就会逐渐增大,以A点来作分析的话,刚开始其相对于O点的速度Vao向后,设其大小Vao<V,则A点相对于桌面的速度Va=V—Vao>0,所以A点相对桌面的速度向前,此时有摩擦力,其方向是向后的,这个摩擦力使Vao逐渐增大,由于能量守恒,转动速度Vao增大,转动动能增大了,则平动动能会减小,所以V逐渐减小,所以前期的过程是由于A点相对桌面的速度向后,受到滑动摩擦力(只要Vao<V,这个滑动摩擦力就存在)的作用,导致转动速度增大,而平动速度减小;但是当转动速度Vao增大到与V相等的时候,A点相对于桌面的速度Va=V—Vao=0,此时白球上唯一与桌面接触的一点A点与桌面的相对运动速度为0了,没有滑动摩擦力了.再看是否有静摩擦力,先看有无相对运动趋势,如果有相对运动趋势,则当桌面是光滑的时候,A点会相对于桌面运动,而这个问题中,既然此时A点相对桌面的速度Va为0,所以即使桌面光滑,A点也不会相对于桌面运动,所以A点相对桌面已无相对运动趋势,所以此时A点已不再受到任何摩擦力的作用了,即整个白球水平方向受力为0,平动速度和转动速度都已没有理由再改变,只能维持现状继续运动下去了(当然假设没有碰到边界或者其他物体),就像我开篇说的,小球速度只会减小到某一个值就不变了,这样的话小球不会停下来,这岂不是与常识违背吗?
xsyx 1年前 已收到6个回答 举报

wenyu325 幼苗

共回答了18个问题采纳率:77.8% 举报

分析问题有几个地方需要注意:
1.明确你的分析对象,也就是你研究的系统需要确定,过程中到底那些物体干成了你的系统,是球,还是球+台面,还是球+台面+空气.前两个系统是可以用能量守恒吗?
2.明确你的假设,假设需要一致.
3.然后才是合理的逻辑
其实很简单,问你几个基本问题:
1.研究对象到底是什么,是小球吗?那到底小球转不转?
如果一直不转,那需要没有任何摩擦,属于理想状态.
如果转动,由于转动需要力来改变运动状态(至少速度方向改变),那该力一致与平动方向垂直吗?会消耗能量吗?
想明白这些答案就出来了

1年前

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yanxjuny 幼苗

共回答了412个问题 举报

仁兄,后面你假设桌面光滑是不正确的,虽然你的目的是想描述一个极限的情况,但是,要知道如果桌面是光滑的话,白球根本就不会转动!
白球转动,你可以试着用力矩来分析一下,因为在有摩擦的情形下,摩擦力与刚开始的那个瞬间撞击力并不是共点力,所以会产生一个转动力矩。而分析转动的时候,最好的方法是用力矩来分析,而不是用力。另外,能量的转化你也少计算了一部分,平动动能固然是要转化为转动动能的,但不是全部...

1年前

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忆米兰 幼苗

共回答了151个问题 举报

分析了这么多,你是循环在自己的假设中,你的两个假设是相互矛盾的
首先你假设是存在摩擦 ,你同时又假设了机械能守恒。这就是一对矛盾
既然有摩擦,那么势必有一部分的能量转化成内能 ,最终球停下来是所有的机械能转换成了内能。而不只是你说的平动动能和转动动能之间的转化了
你在分析如何从平动转换成转动这部分没有太大的问题,为题是不管平动还是转动,只要摩擦力产生了 ,那么摩擦力就会...

1年前

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Rion123 幼苗

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很简单,球与平面的接触根本不是一个点,而是一个面。
如果是一个点,那就是光滑平面了,当然停不下来。

1年前

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thq363603463 幼苗

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如果是理想状态,的确会象你所说的,达到平衡后会一直运动下去。但问题是,现实情况不是理想的,会有摩擦存在,这会损耗小球的能量,小球最终会停下来。

1年前

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蓝色莹火虫 幼苗

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如果桌面是光滑的,那么小球将不受摩擦力,速度减缓是有空气阻力啊。
如果空气阻力也没有,桌面又是光滑的,那么小球确实会一直水平运动下去,这个用动量守恒或能量守恒定律都能解释的。
现实是不可能出现这样情况的,所以么有意义。...

1年前

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