К вопросу о работе силы трения

[realeugene]

мат-ламер в сообщении #1615975 писал(а):

А можно я просто пешком в гору пойду?

Кажется, вы начинаете что-то понимать. Главное, не покатитесь с горы обратно.

[sergey zhukov]

мат-ламер
Ну вот что вас так зацепило? Я даже удивляюсь, обычно такого за вами не наблюдается. Я и сам с этим трением колеса только недавно разобрался. Тоже все понимал неверно. Тут как раз тот случай, когда нужно не упорствовать, а подумать. Точно. Этот вопрос уже сто раз тут обсуждался.

[wrest]

мат-ламер в сообщении #1615975 писал(а):

А можно я просто пешком в гору пойду? Конгениально!

Ну с лошадью-телегой или если в гору идёшь то там геометрия "тела" меняется по ходу дела, положение центра масс скачет по вертикали и его проекция на опору и т.п., что может сбивать с толку в рассуждениях. А вот в случае гусеничной тележки, форма не меняется, и гусеницу можно принять невесомой, чтобы с моментами не заморачиваться.

[peg59]

Я сразу не разобрался, о чем именно идет речь. Кстати, статья из ж. Квант совершенно четко проясняет данный вопрос.
мат-ламер, вы ошибочно считаете, что автомобиль разгоняет сила трения. Как уже неоднократно было отмечено, точка приложения силы трения неподвижна, а потому работы не совершает.
А что же тогда разгоняет автомобиль?
Ответ прост: это та сила, которая заставляет колесо вращаться. Можете сами для себя ее нарисовать, да хоть через педали велосипеда, например.
Тогда и увидите, что точка приложения этой силы перемещается и совершает работу.

[wrest]

peg59 в сообщении #1615986 писал(а):

А что же тогда разгоняет автомобиль?
Ответ прост: это та сила, которая заставляет колесо вращаться.

Только закавыка тут в том, что если силу трения колеса о землю убрать, то колесо вращаться будет, а автомобиль разгоняться не будет

[peg59]

Правильно. Земля это точка опоры для того рычага, который толкает автомобиль.

[Mihr]

wrest в сообщении #1615995 писал(а):

Только закавыка тут в том, что если силу трения колеса о землю убрать, то колесо вращаться будет, а автомобиль разгоняться не будет

Закавыка, скорее, в том, чтобы принять следующий факт: за изменение импульса автомобиля и за изменение его кинетической энергии "отвечают" разные силы. Изменение импульса происходит благодаря силе трения покоя между колесом и дорогой. Но эта сила, изменяющая импульс, в системе отсчёта, связанной с дорогой, работы не совершает. Работу совершает сила давления продуктов сгорания топлива в цилиндре двигателя на поршень. Работа этой силы и увеличивает кинетическую энергию автомобиля.

[peg59]

Для меня слишком заумно.
Как это, увеличить кинетическую энергию и не увеличить импульс?

[amon]

мат-ламер в сообщении #1615975 писал(а):

А можно я просто пешком в гору пойду?

А давайте еще проще. Не надо никуда ходить. Пусть у нас есть два шарика, соединенные пружинкой. Если ничего больше нет, включая силу тяжести, то я сжимаю пружинку, отпускаю ее, шарики расходятся в стороны, но их центр тяжести остается на месте. Теперь я поставил нижний шарик на стол, сжал пружинку и отпустил. Центр тяжести сдвинулся. Какая сила его сдвинула? Сила реакции стола (это единственная нескомпенсированная сила, силы действующие на шарики со стороны пружинки в сумме ноль по третьему закону Ньютона). Эта сила совершила работу? Нет, она приложена к нижнему шарику, а он остался неподвижен, значит работа этой силы $F_\text{реакции}s=0$ ($s$ - путь, пройденный нижним шариком). Кто совершил работу? Пружинка, причем эта работа такая же, как и в первом случае.

[Mihr]

peg59 в сообщении #1616002 писал(а):

Для меня слишком заумно.

Для меня тоже когда-то было слишком заумно. Но привык. Осознал.
Давайте проведём такую (весьма отдалённую) аналогию. Допустим, я работаю в компании "Рога и копыта", где по старинке зарплату выдаёт кассир. И сегодня я получил зарплату. От кого я её получил? От компании "Рога и копыта"? Или от кассира? В какой-то степени верно и то и другое. Но я ведь получил одну зарплату, а не две!
Предвижу возражение: кассир - часть компании, так что противопоставление бессмысленно. Но тогда я скажу: зарплату мне начислил бухгалтер, а выдал кассир. А деньги доставил третий человек - инкассатор. Не будь инкассатора - я, опять же, денег не получил бы. Так кому я должен сказать "спасибо" за зарплату: бухгалтеру, инкассатору или кассиру? Всем, не так ли? Только они выполняли при этом совершенно разные функции.
Вот так же и разные силы могут выполнять разные функции. Одна - увеличивать кинетическую энергию. Другая - увеличивать импульс. Но "работают" они, разумеется, в связке.
Не будет силы давления продуктов сгорания топлива на поршень - кинетическая энергия автомобиля ну никак не возрастёт. Хотя сила трения покоя может действовать и в этом случае: достаточно вообразить, что автомобиль стоит под небольшим уклоном.

[wrest]

Mihr в сообщении #1616001 писал(а):

Закавыка, скорее, в том, чтобы принять следующий факт: за изменение импульса автомобиля и за изменение его кинетической энергии "отвечают" разные силы. Изменение импульса происходит благодаря силе трения покоя между колесом и дорогой. Но эта сила, изменяющая импульс, в системе отсчёта, связанной с дорогой, работы не совершает. Работу совершает сила давления продуктов сгорания топлива в цилиндре двигателя на поршень.

Да, а всё от того, что "работа силы" само по себе немного мутное понятие, контринтуитивное и не вполне ясное в подобных случаях,особенно "работа над телом" и подобное. Но если говорить о работе как изменении энергии (в нашем случае кинетической энергии автомобиля в СО земли) то сразу ясно, что земля и сила трения о неё колес тут не при чём, а вот расширение газов в цилиндре очень даже при чём.

Mihr в сообщении #1616001 писал(а):

Изменение импульса происходит благодаря силе трения покоя между колесом и дорогой.

Ну да, ибо $\vec F=\dfrac{d\vec p}{dt}$ Сила это по сути поток импульса, если мы обведем "точку приложения", то это поток через эту площадку, или в случае колеса или гусеницы, сила это поток импульса через "пятно контакта". Но мы же знаем, что если меняется импульс (а по второму закону, его производная по времени равна силе), то вроде меняется и скорость, а тогда и кинетическая энерия тоже должна поменяться, вот и попадаем в эту ловушку. Как попадает

peg59 в сообщении #1616002 писал(а):

Как это, увеличить кинетическую энергию и не увеличить импульс?

В общем, это "вечная тема". И как правило - многостраничная.

[peg59]

Mihr в сообщении #1616006 писал(а):

Одна - увеличивать кинетическую энергию. Другая - увеличивать импульс

А когда увеличивается кинетическая энергия, импульс не увеличивается?
Мне что-то смешно.
Так глубоко нырять в такой простой задаче!

[wrest]

Mihr в сообщении #1616006 писал(а):

достаточно вообразить, что автомобиль стоит под небольшим уклоном.

Совершенно верно. В этом случае пассажиры, если не будут смотреть в окно и заткунт уши, даже могут подумать, что автомобиль разгоняется (или тормозит)

[Mihr]

peg59 в сообщении #1616011 писал(а):

А когда увеличивается кинетическая энергия, импульс не увеличивается?

Увеличивается. Указанные силы действуют одновременно. Так что никакого противоречия здесь нет.

wrest в сообщении #1616012 писал(а):

Мне что-то смешно.

Оптимизм - это здорово. Улыбайтесь почаще и будьте здоровы

[realeugene]

Есть более простой пример. Вы сидите на стуле. Вы давите на этот стул вниз. Стул давит на вас вверх. Стул постоянно придаёт вам импульс, но не энергию.

А теперь вопрос на засыпку. По рельсам с постоянной скоростью едет цистерна с водой. Вода давит на стенки цистерны. Как передаётся импульс и энергия от вода к стенкам или наоборот, и каким образом тут выполняются законы сохранения энергии и импульса?