分類: 為什么 常識(shí)詞典 編輯 : 常識(shí) 發(fā)布 : 10-23

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質(zhì)量均勻的實(shí)心球從斜面上滾下時(shí)靜摩擦力是否做功？一個(gè)質(zhì)量均勻的實(shí)心球體在重力作用下從斜面上自由滾下，物體與斜面接觸點(diǎn)間無滑動(dòng)。老師說這個(gè)過程靜摩擦力不做功，這是為什么，不是存在不垂直力和位移了嗎？自行車行進(jìn)時(shí)地面對(duì)自行車的摩擦力做功和這個(gè)情況有什么不同嗎？2 個(gè)答案

答案 1：

球體受到重力、支持力、摩擦力 重力做功，支持力和靜摩擦力不做功 因?yàn)樵陟o摩擦力作用的位置處沿靜摩擦力方向沒有位移 靜摩擦力作用點(diǎn)是球體和斜面的接觸點(diǎn)，而任意時(shí)刻接觸點(diǎn)的速度為0，沒有位移 這種情況重力沿斜面向下的分量促使運(yùn)動(dòng)，靜摩擦力沿斜面向上，兩者組成一對(duì)力矩加速球體轉(zhuǎn)動(dòng) 自行車后輪在人體內(nèi)力作用下受到向前的靜摩擦力，前輪受到向后的靜摩擦力，輪胎不打滑的話，靜摩擦力依舊不做功

答案 2：

這個(gè)問題實(shí)際是在于搞清楚：什么事平動(dòng)，什么事轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于平動(dòng)的話，你可以說“靜摩擦力做功”了。我來分析一下：球受到重力斜向下的分離和靜摩擦力的作用，重力分量做正功，而“靜摩擦力做負(fù)功”。這樣兩功相加就可以算得“平動(dòng)動(dòng)能”，即所謂的1/2mv^2。但是要記住。轉(zhuǎn)動(dòng)也是有能量的。如果靜摩擦力真的做負(fù)功的話，那轉(zhuǎn)動(dòng)能量是怎么多出來的呢，而且經(jīng)過計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)的能量數(shù)值剛和和“靜摩擦力”的數(shù)值是一樣的。唯一的解釋是在這里“靜摩擦力”是不存在的。好了是不是有點(diǎn)頭暈了。我們換個(gè)角度來看這個(gè)物理過程，在這個(gè)過程中，外界對(duì)球施加了多少功？很明顯是球下落過程中重力做的功。這個(gè)功完全轉(zhuǎn)變成球的動(dòng)能，注意包括“轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能”和“平動(dòng)動(dòng)能”。由于轉(zhuǎn)動(dòng)和平動(dòng)速度疊加，靜摩擦力不做功。 好了自行車的道理也是一樣。如果你認(rèn)為“靜摩擦力做功了”那是應(yīng)為你做了一下力的分析，再用一下牛頓第二定律，得出自行車的動(dòng)能1/2mv^2?？墒悄闳匀恢豢紤]了“平動(dòng)動(dòng)能”。如果你考慮整個(gè)過程。就會(huì)發(fā)現(xiàn)在這個(gè)過程中你人蹬自行車的能量完全給了自行車的動(dòng)能（包括平動(dòng)和兩個(gè)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)）。而靜摩擦力在這里同樣不做功，應(yīng)為靜摩擦力作用點(diǎn)的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)速度疊加后還是沒有位移的。

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