[機械力學]滾動時的摩擦力方向 - 運動

By Donna
at 2012-11-23T00:00

Table of Contents

一滾動圓柱順時針旋轉在一粗糙平面上向前滾動，試問該摩擦力方向為何 ?
圖如連結：
http://tw.myblog.yahoo.com/jw!8rejg4GRFQXXvVQOp55P...
一般來說，摩擦力方向是與移動方向相反
但在滾動的時候，是要將軸心視為移動方向，取與軸心移動相反位置？
或者是要取與摩擦面相對移動方向的相反位置？
Update:
Einstenine: 外力是由左向右
Update 2:
這麼說才對，該圓柱體是受由左向右的外力移動，不屬於持續受力模式

Tags: 運動

All Comments

By Donna
at 2012-11-25T22:38

讓我試著回答你
1. 你所示的圓柱圖形中，並無轉軸存在。單獨圓柱體的滾動，若有摩擦力時，摩擦力必然出現在圓柱體與地面間。
2. 只有在圓柱體從靜止沿著斜面向下開始滾動時，或在水平面上由滑動進入滾動時，才會有上述之摩擦力的出現。兩種情形其摩擦力的方向並不一定會相同。
3. 若圓柱體從靜止然後開始沿著斜面向下滾動時，圓柱體滾動的力矩則由摩擦力來提供。因此這種情形，圓柱體與地面間的摩擦力的方向與圓柱體質心運動的方向相反。若圓柱體質心向右下方向移動(圓柱體向右滾動)，則摩擦力的方向朝左上方。
4. 若圓柱體在水平面上由滑動進入滾動時，摩擦力的方向相當複雜，可能向前也可能向後方，其方向則由當時圓柱體的初平移速度與初角速度來決定。此種狀況與撞球的情形相同。
5. 若圓柱體已經進入純滾動時，圓柱體與地面的接觸點，在那一剎那間並無相對運動。也就是以圓柱體與地面的接觸點來看，在那一剎那間圓柱體是靜止的狀態(合速度的值為零)。接觸點既然是相對靜止的狀態(無水平的作用力)，便無任何摩擦力的問題。理想的狀態下(剛體的圓柱體與剛體的地面，接觸點是理想的點時)，圓柱體會無限的持續純滾動到永遠。
6. 真實的情況下(非剛體的接觸)，圓柱體最後會到達靜止，這時必有滾動摩擦的作用，讓圓柱體的質心平移速度逐漸變慢，圓柱體向前滾動的角速度也逐漸變慢。此時，滾動摩擦力比起一般常見的滑動摩擦力要小很多，其作用機制也不相同，其方向也相當複雜。
2012-11-26 09:15:17 補充：
7. 轉動中的物體，垂直接觸地面時，假設圓柱體只有轉動，無水平移動的速度。圓柱體與地面間的摩擦力會讓該圓柱體轉動的角速度逐漸變慢，而讓圓柱體質心的平移速度逐漸變快，最後達到純滾動的條件，即質心速度等於圓柱半徑乘上繞質心軸轉動的角速度時，圓柱體便進入純滾動的狀態。若你的問題是這樣的話，那正確的答案是 Ans. 1。

By Ophelia
at 2012-11-24T14:59

http://tw.knowledge.yahoo.com/question/article?qid...
http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qi...
參考一下~~

By Lydia
at 2012-11-27T08:16

如果是純滾動最終停止。這有肯定的標準答案第二張圖才是對的

By Isla
at 2012-11-23T20:44

x.y.z.三向..可以同時量測..
台師大..
高應大..
都有我們題供的相關..研究配備..
2012-11-25 12:16:14 補充：
有項類似研究
一滾動悍馬車輪
不同載重量..在不同粗糙路面上向前滾動，
車輪扭力..牽引力研究.
2012-11-25 12:19:59 補充：
我們提供
扭力..牽引力
x.y.z.三向測力..設備..
滾動研磨，多向測力..摩擦力測試機臺
2012-11-25 12:23:12 補充：
許多學術單位都有摩擦力研究報告..
例如台大材料所..工研院..都有許多摩擦力測試機臺