К вопросу о работе силы трения

[realeugene]

sergey zhukov в сообщении #1616188 писал(а):

А если весь автомобиль считать за точку, то все это просто выбрасывается.

Получается модель ящика без мотора и колёс, неподвижно стоящего на асфальте. И то не точно.

[мат-ламер]

sergey zhukov в сообщении #1616188 писал(а):

мат-ламер в сообщении #1616179 писал(а):

Если у нас есть тело, которое мы трактуем как материальную точку

Ну, в нашей задаче это просто нельзя делать. Понятно, что одна сила у нас увеличивает импульс автомобиля, а другая - совершает работу. И они приложены к разным точкам автомобиля, которые еще и движутся друг относительно друга. А если весь автомобиль считать за точку, то все это просто выбрасывается. Так ни в чем не разберешься.

Во-первых, есть куча задач про разгон, торможение, поворот автомобиля в задачниках по физике. Причём они идут в разделе "динамика точки". И они решаются в предположении, что наш автомобиль - точка.

Во-вторых. Ну, давайте предположим, что автомобиль не точка. Каким бы сложным ни был автомобиль, к нему применимы достаточно простые теоремы. В частности, теорема об из изменении кинетической энергии автомобиля. Я употребляю слово "кинетической", а не "полной", поскольку превращение механической энергии в тепловую мы пока рассматривать для простоты не будем. Иначе запутаемся. Если возникнет необходимость, то мы к этому вопросу вернёмся позже.

Итак, по теореме об изменении кинетической энергии автомобиля, изменение этой энергии равна сумме работ внешних сил и сумме работ внутренних сил. Согласны ли вы с такой формулировкой? Левая часть нашего равенства очевидна ненулевая. Рассмотрим правую часть. Я имел наглость заявить, что работа всех внутренних сил автомобиля равна нулю. Возможно я ошибаюсь. Будем разбираться.

Как по вашему, в правой части равенства какие из двух членов - работа внешних сил и работа внутренних сил - отличны от нуля?

Если мы решим этот фундаментальный вопрос, будем двигаться дальше.

Если вы не сможете ответить, то может кто ещё из форумчан тут мне поможет? Приветствуются разные мнения.

-- Вс ноя 05, 2023 12:32:05 --

realeugene в сообщении #1616187 писал(а):

мат-ламер в сообщении #1616179 писал(а):

Работа силы $\vec{F}$ относительно материальной точки

Можно ли в качестве материальной точки для силы трения колёс автомобиля об асфальт взять метеорит, падающий на Луну?

Извините, вопрос не понял.

[EUgeneUS]

мат-ламер в сообщении #1616196 писал(а):

Приветствуются разные мнения.

[Утундрий]

мат-ламер в сообщении #1616169 писал(а):

тела, которые буду рассматривать (правда, не все) будут рассматриваться как точечные. Это не значит, что они имеют точечные размеры. Это значит, что наши явления будут относиться к такому разделу физики, как "динамика точки".

То есть, работаем в приближении шершавой точки ненулевого размера...

[sergey zhukov]

мат-ламер в сообщении #1616196 писал(а):

Я имел наглость заявить, что работа всех внутренних сил автомобиля равна нулю

Это почему же? Вот я еду с ускорением на велосипеде, жму на педали. Неужели работа силы моего давления на педали равна нулю? Он не равна нулю ни в СО велосипеда, ни в СО дороги. Внутренние силы вполне себе работают.

[мат-ламер]

мат-ламер в сообщении #1616196 писал(а):

Как по вашему, в правой части равенства какие из двух членов - работа внешних сил и работа внутренних сил - отличны от нуля?

Если мы решим этот фундаментальный вопрос, будем двигаться дальше.

Очень прошу форумчан сказать хоть что-то конкретное по этому вопросу. Этот вопрос фундаментальный для моего понимания.

-- Вс ноя 05, 2023 12:46:29 --

sergey zhukov в сообщении #1616200 писал(а):

Это почему же? Вот я еду с ускорением на велосипеде, жму на педали. Неужели работа силы моего давления на педали равна нулю? Он не равна нулю ни в СО велосипеда, ни в СО дороги.

Давайте с вашим велосипедом разберёмся позже. Я задал очень и очень конкретный вопрос. Попробуйте ответить на него.

[sergey zhukov]

мат-ламер
Ок, работа внутренних сил отлична от нуля. Причем в примере с велосипедом смотрите: на педаль то я давлю вниз, а велосипед разгоняется вперед. Все правильно: за направление разгона отвечает сила, которая увеличивает импульс, а за ненаправленное увеличение энергии отвечает сила (или момент сил), которая на импульс никак не влияет.

[мат-ламер]

sergey zhukov в сообщении #1616202 писал(а):

мат-ламер
Ок, работа внутренних сил отлична от нуля.

Отлично! Второй дополнительный вопрос. Он уже менее важен, но всё-таки ваше мнение тут интересует меня. Работа внешних сил (силу сопротивления воздуха не учитываем) отлична от нуля? Если да, то какой силой она вызывается?

[sergey zhukov]

мат-ламер
Работа внешних сил нулевая. У нас же тут одна лишь сила трения покоя относится к внешним силам.

[EUgeneUS]

мат-ламер в сообщении #1616201 писал(а):

Очень прошу форумчан сказать хоть что-то конкретное по этому вопросу. Этот вопрос фундаментальный для моего понимания.

Вам уже неоднократно ответили на этот вопрос ранее.

[realeugene]

мат-ламер
Вы проигнорировали наводящий вопрос про точку приложения силы. Между тем, похоже, это одно из главных ваших заблуждений. В определении работы силы нет никакого "относительно". В физике у каждой силы есть точка приложения. Сила прикладывается к веществу, и точка приложения силы закреплена в этом веществе. Силы, прикладываемые к разным точкам, разные. В некоторых случаях можно переносить точку приложения силы параллельным переносом без потери существенных для рассматриваемой задачи свойств силы, в других - нельзя. Перенесённая сила - это другая сила, равная по величине первой.

Так вот, в определении понятия работы силы фигурирует именно перемещение точки приложения силы вместе с веществом, в котором закреплена эта точка, и никак иначе.

[мат-ламер]

sergey zhukov в сообщении #1616205 писал(а):

мат-ламер
Работа внешних сил нулевая

Отлично! Для начала рассмотрим, что такое внутренние силы и что такое внешние силы. Я так понимаю, что внешняя сила, это сила взаимодействия тела с внешней средой. А внутренняя сила, это сила взаимодействия некоторых частей тела между собой. Если что тут не так, поправьте.

Итак, рассмотрим наш автомобиль. Но поместим его на абсолютно скользкий лёд. Я так понимаю, что в этом случае уж точно внешние силы и их работы будут нулевые. Мотор нашей машины пусть продолжает работать. Изменится ли от этого внутренняя сила? Думаю, что нет. Мы же внутри машины ничего не поменяли. Будет ли равна нулю работа этой силы? Думаю, что да. Можно объяснить, что точка приложения этой неподвижна.

Хорошо. Пусть наш автомобиль движется по инерции с постоянной скоростью по нашему абсолютно скользкому льду. Внутренняя сила никуда не делась и осталось точно такой же. Точка её приложения движется вместе с автомобилем. И тут получается, что опять работа внутренней силы равна нулю. Ибо согласно теореме о изменении кинетической энергии левая часть нашего равенства, то есть изменение кинетической энергии автомобиля нулевые.

Подскажите, где я туплю?

[sergey zhukov]

мат-ламер
Да все правильно. Выше ведь уже было сказано, что сила, отвечающая за изменение импульса, и сила, отвечающая за изменение энергии - они связаны неразрывно. Есть одна - есть другая. И наоборот. Скажем, на абсолютно скользком льду мотор не будет совершать никакой работы (за исключением разгона собственных деталей и увеличения скорости вращения колес, которые свободно пробуксовывают по льду, но этим то мы пренебрегаем). Работа мотора зависит от того, есть ли точка опоры, оперевшись на котороу он разгонит автомобиль, или же ее нет. Мотор опирается на внешнюю точку и совершает работу. А сила реакции в точке опоры никакой работы не совершает, она лишь создает условия для возникновения другой силы, которая работу совершает.

[realeugene]

мат-ламер в сообщении #1616209 писал(а):

Изменится ли от этого внутренняя сила? Думаю, что нет.

Конечно изменится. Мотор будет работать на холостых оборотах, вращающего момента на валу не будет.

А если вы будете подавать столько же топлива, то мотор пойдёт в разнос и разлетится на куски. Потому что лишнюю энергию нужно куда-то девать.

[Mihr]

мат-ламер в сообщении #1616209 писал(а):

Изменится ли от этого внутренняя сила? Думаю, что нет.

Вообще-то, изменится. Полагаю, это Вам проще будет понять на таком примере.
Пусть есть два человека примерно одинаковых физических возможностей. Пусть они заняты перетягиванием каната. Каждый прикладывает силу, ну, допустим, 500 Н.
Теперь уберём второго человека (то есть, освободим второй конец каната), а первому скажем: тяни с прежней силой. Как Вы полагаете, справится ли он с заданием?

-- 05.11.2023, 12:31 --

Уже ответили. Ну и ладно, пусть мой пример тоже останется.