Почему при качении без проскальзывания нет работы трения?

[Norma]

Именно сила трения позволяет колесу катиться без проскальзывания. Она направлена вперед и перемещение колеса также направлено вперед(то есть скалярное произведение не равно нулю). Почему тогда работа силы трения обращается в нуль?

[amon]

Norma в сообщении #1606522 писал(а):

Почему тогда работа силы трения обращается в нуль?

Потому, что это не сила трения, а реакция опоры, возникающая из условия (связи) "колесо катится без проскальзывания". Если колесо катится с постоянной скоростью, то эта сила реакции вообще направлена перпендикулярно поверхности, т. е. ее горизонтальная составляющая равна нулю (колесо идеальное, трение качения - ноль). Если колесо разгоняется, то сила реакции наклоняется так, что бы разгонять колесо с нужным ускорением. Где-то здесь, на форуме, была тема про это.

[Norma]

amon
При движении по гладкой поверхности сила реакции тоже перпендикулярна поверхности. Получается, что нет никаких отличий?

[amon]

Norma в сообщении #1606529 писал(а):

При движении по гладкой поверхности сила реакции тоже перпендикулярна поверхности. Получается, что нет никаких отличий?

Отличие в том самом уравнении связи. При движении колеса по абсолютно гладкой поверхности оно может независимо крутится и двигаться вдоль поверхности. Связь в этом случае чисто геометрическая - колесо не проваливается и не подпрыгивает. Поэтому на гладкой поверхности, сила реакции всегда направлена перпендикулярно поверхности. На абсолютно шероховатой поверхности скорость центра масс и угловая скорость колеса жестко связаны, что приводит к тому, что при движении с ускорением от приложенного к колесу момента связь "наклонится".

[miflin]

Norma
Почитайте ещё на эту тему в Кванте.
Раздел "О движении автомобиля без проскальзывания колес".

[amon]

Norma, и еще тут.

[sergey zhukov]

Norma

Norma в сообщении #1606522 писал(а):

Она направлена вперед и перемещение колеса также направлено вперед(

Когда подсчитывают работу силы, берут перемещение точки ее приложения. В данном случае перемещение точки приложения силы трения нулевое. Вообще, сила трения колеса (катящегося без про кальзывания) в точке контакта - это сила трения покоя. Понятно, что работы она не совершает.

Так же точно, как если человек идет (скажем, против ветра), то сила трения на подошвах его ботинок никакой работы не совершает (если они не проскальзывают).

Когда говорят о катящемся без проскальзывания колесе, то как-то непривычно говорить, что в точке контакта действует сила трения покоя, хотя это так и есть. Если же колесо проскальзывает, то вот тогда мы имеем трение скольжения с соотвествующей работой силы трения.

[мат-ламер]

sergey zhukov в сообщении #1606586 писал(а):

Вообще, сила трения колеса (катящегося без про кальзывания) в точке контакта - это сила трения покоя. Понятно, что работы она не совершает.

То, что она работы не совершает, понятно. Но тут по ходу обсуждения возникло мнение, что этой силы в нашем случае вообще нет (Берём идеальный случай - дорога гладкая, но не скользкая. Пущенная по ней тележка не останавливается, но колёса не проскальзывают). Аналогия - стоит человек спокойно на полу. Другие силы, кроме силы тяжести на него не действуют. Действует ли на него сила трения? Она начнёт действовать, если человека подтолкнуть. То есть присутствует некая потенциальная возможность силы. Силы нет, но при случае, она может и появиться. Если к тележке приделать мотор и она начнёт разгоняться, то появится и сила трения и её работа. Хотя точка соприкосновения колеса с дорогой будет в каждый конкретный момент неподвижна. Но тогда работу силы трения надо считать, как произведение силы трения на путь автомобиля. А не на путь точки контакта колеса с дорогой. Эта же точка постоянно меняется.

[miflin]

Norma
Информация к размышлению. По-крестьянски. Серьёзно, без иронии.
Рассмотрим точку соприкосновения колеса с дорогой под микроскопом.
Там можно много чего увидеть в зависимости от микроскопа и желания рассматривающего.
Среди многого можно увидеть часть гУсеницы трактора или танка, соприкасающуюся с землей.
Она, эта часть, неподвижна относительно земли, но в неё (землю) упирается.
Земля, по 3 закону Ньютона, упирается в ответ.
Совершает ли работу эта "ответка" от земли, если соприкасающаяся с землёй часть
гусеницы неподвижна относительно земли?

[sergey zhukov]

мат-ламер
Работа силы трения покоя равна нулю во всех случаях.

[мат-ламер]

miflin в сообщении #1606610 писал(а):

Там можно много чего увидеть в зависимости от микроскопа и желания рассматривающего.
Среди многого можно увидеть часть гУсеницы трактора или танка, соприкасающуюся с землей.

Уточните, трактор (танк) катится по инерции с постоянной скоростью?

[miflin]

мат-ламер в сообщении #1606613 писал(а):

Уточните, трактор (танк) катится по инерции с постоянной скоростью?

Разгоняется.

[tugr1k]

Здравствуйте, я тут новичок, но попробую ответить.

Плясать станем от печки: dA=FdS. Нет проскальзывания - нет движения того участка колеса (ну, в стандартном приближении его нижней точки), на которую действует сила. Да и вообще, строго говоря, отсутствует какое либо движение под действием этой силы, откуда логично мы приходим к выводу, что dA и любое A будет равно нулю.

По сути при движении без проскальзывания сила трения играет роль силы реакции опоры: её влияние сводится к тому, что она не даёт колесу проскальзывать и заставляет его проворачиваться вокруг точки контакта. А такие силы, как известно, работы не совершают.

[EUgeneUS]

sergey zhukov в сообщении #1606612 писал(а):

Работа силы трения покоя равна нулю во всех случаях.

Не во всех. Выбором СО можно "заставить" силу трения покоя совершать работу

[sergey zhukov]

EUgeneUS
Работа любой силы относительна, конечно.