level 12
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楼主
废话不多直接开讲
一个球在水平面上不打滑地滚动,不给它动力,它迟早会停下来。
按照常识,此时球受三个力,重力与支持力平衡,球在摩擦力作用下减速(如下图)

但很快我们就会发现这图的问题:以球心为转心,摩擦力提供了一个顺时针的力矩,它会让滚动加速,问题就出来了。
实际上,问题就在于支持力的受力点
让我们先看下图

没错,乳胶枕就是我们的教具!它的弹力具有这样的性质:它被压缩时的弹力大于它舒张时的弹力。当你费了好大劲把乳胶枕压了一个坑再松开时,它不会马上弹回,不会再保持你给它的压力弹回去。
乳胶枕是一个极端的例子,但球也有这种性质,看下图:

球向右滚动,在接触面上发生形变(被压扁),因为滚动过程中,A处被卷入轮下,形变变大(压缩),B处被卷出轮下,形变变小(舒张),根据上述性质,A处的弹力大于B处。这两个力合成为总支持力时,导致支持力作用点向滚动方向偏移(如下图)

平动角度:重力与支持力平衡,摩擦力向左使球减速
转动角度:以球心为转心,支持力产生逆时针力矩,摩擦力产生顺时针力矩,总效果是逆时针的,它使球的滚动减速
这样矛盾就消失了
通常把图中摩擦力和支持力的合力,叫做滚动摩擦力
END
2014年08月12日 12点08分
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一个球在水平面上不打滑地滚动,不给它动力,它迟早会停下来。
按照常识,此时球受三个力,重力与支持力平衡,球在摩擦力作用下减速(如下图)

但很快我们就会发现这图的问题:以球心为转心,摩擦力提供了一个顺时针的力矩,它会让滚动加速,问题就出来了。实际上,问题就在于支持力的受力点
让我们先看下图

没错,乳胶枕就是我们的教具!它的弹力具有这样的性质:它被压缩时的弹力大于它舒张时的弹力。当你费了好大劲把乳胶枕压了一个坑再松开时,它不会马上弹回,不会再保持你给它的压力弹回去。乳胶枕是一个极端的例子,但球也有这种性质,看下图:

球向右滚动,在接触面上发生形变(被压扁),因为滚动过程中,A处被卷入轮下,形变变大(压缩),B处被卷出轮下,形变变小(舒张),根据上述性质,A处的弹力大于B处。这两个力合成为总支持力时,导致支持力作用点向滚动方向偏移(如下图)
平动角度:重力与支持力平衡,摩擦力向左使球减速转动角度:以球心为转心,支持力产生逆时针力矩,摩擦力产生顺时针力矩,总效果是逆时针的,它使球的滚动减速
这样矛盾就消失了
通常把图中摩擦力和支持力的合力,叫做滚动摩擦力
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