Естественные науки

Тело скользит по длинной доске, которая находится на гладкой прверхности. Равны ли работы сил трения тела и доски?

По определению механической работы: "работа равна скалярному произведению силы на перемещение ее точки приложения" получается, что работы равны. Но по теореме об изменении кинетической энергии можно получить, что работы не равны. Что тут не так?
GG
Gurgen Gurgen
51
Сила трения скольжения — сила, возникающая между соприкасающимися телами при их относительном движении.
Опытным путём установлено, что сила трения зависит от силы давления тел друг на друга (силы реакции опоры), от материалов трущихся поверхностей, от скорости относительного движения. Так как никакое тело не является абсолютно ровным, сила трения не зависит от площади соприкосновения, и истинная площадь соприкосновения гораздо меньше наблюдаемой; кроме того, увеличивая площадь, мы уменьшаем удельное давление тел друг на друга.
Величина, характеризующая трущиеся поверхности, называется коэффициентом трения, и обозначается чаще всего латинской буквой {\displaystyle k} k или греческой буквой {\displaystyle \mu } \mu . Она зависит от природы и качества обработки трущихся поверхностей. Кроме того, коэффициент трения зависит от скорости. Впрочем, чаще всего эта зависимость выражена слабо, и если большая точность измерений не требуется, то {\displaystyle k} k можно считать постоянным. В первом приближении величина силы трения скольжения может быть рассчитана по формуле:

{\displaystyle F=kN} {\displaystyle F=kN}

{\displaystyle k} k — коэффициент трения скольжения,

{\displaystyle N} N — сила нормальной реакции опоры.

Силами трения называются тангенциальные взаимодействия между соприкасающимися телами, возникающие при их относительном перемещении.
MT
Music-Of The-Soul
81 728
Лучший ответ
Масса доски легче массы человеческого тела!
Масса доски легче массы человеческого тела.
Марина ))))))))))))
Марина ))))))))))))
53 998
а что у вас силы трения одинаковые???
Елена Кулиева
Елена Кулиева
83 643
Gurgen Gurgen Третий закон Ньютона же.
Gurgen Gurgen Я ничего не путаю. Доска находится на ГЛАДКОЙ поверхности. А брусок скользит по ШЕРОХОВАТОЙ доске. По третьему закону Ньютона силы равны
Gurgen Gurgen А в случае с горкой нужно тоже на пеемещения тел смотреть?
Добавьте условие - что в каждый момент времени тело соприкасается с доской в одной точке.
Например, оно строго выпуклое, но не катится.

Чтоб трение между доской и телом в каждый момент времени происходило в одной точке - в точке приложения обоих сил трения.

И тогда будет понятно, что перемещения этой точки (приложения сил трения) вы рассматриваете и в _определении_ работы силы трения, действующей на тело, и в _определении_ работы силы трения, действующей на доску.

Кстати, я склонен согласиться с забаненным вами ответом - как-то вы неправильно определение механической работы понимаете, наверное.
Сергей Сваталов Кстати, если вас вдруг смущает "качание" выпуклого тела при скольжении по доске, можно его сразу в начальный момент времени повернуть так, чтоб не качалось.
Это не принципиально...
в твоей интерпретации все неверно.
за искл мысли о кинет энергии.
Не забудьте пристегнуть ремни безопасности.
Виктория *****
Виктория *****
51 956
Ну так если доска неподвижна, то и работа силы трения равна нулю.
"работа равна скалярному произведению силы на перемещение ее точки приложения"

Не выдумывайте. Идем от базового понятия: материальная точка.

Элементарная работа силы, приложенной к материальной точке, определяется через перемещение материальной точки.
Если у вас не просто материальная точка, а тело, то его можно мысленно разбить на много материальных точек, посчитать для каждой, а дальше просуммировать.

У вас материальные точки, составляющие доску, синхронно с бруском не перемещаются, а общая точка приложения сил трения, видимо, перемещается?
MK
Magomed Khasaev
25 105
http://stu.alnam.ru/lect_teor_m1-26
Теормех, читаем конец страницы.
В определении элементарной работы силы берется перемещение точки M - то есть точки ТЕЛА вблизи точки приложения силы

В простейших случая элемнетарное перемещение точки приложения силы и точки тела в точке приложения силы совпдают, НО НЕ В ВАШЕМ.

А в физической энциклопедии, видимо, ошибка:
http://femto.com.ua/articles/part_2/3206.html
Исходники бы у Тарга посмотреть...

Следствие.
Поскольку у вас движение тела поступательное и движение доски поступательное, то в формуле работы можно использовать перемещение тела.
Aleksej Bonus
Aleksej Bonus
23 024
«получается, что работы равны». Это с какого перепугу? Силы равны. А разве перемещения равны? Выберите такую систему отсчёта, в которой перемещения будут равны (по модулю). Тогда и работы будут равны (по модулю).
И какое же вы нашли противоречие с теоремой? Изменение кинетической энергии системы зависит от выбора системы отсчёта. В той системе, где суммарная работа сил трения равна нулю, кинетическая энергия системы не изменяется (она тоже равна нулю).
NA
Natalia Andreevna**
3 577
Сергей Сваталов Вы не понимаете друг друга...
Вы говорите о перемещении тела, а он - о перемещении точки приложения силы.

Он его просто использует в определении механической работы. Перемещение тела может в общем случае запросто не совпадать с перемещением точки приложения силы - например, если тело движется не только поступательно, но и как то еще, пусть, например, ускоряясь вращательно.
И вот тогда (если точка приложения по телу не "скользит", конечно) в определении механической работы принципиально брать именно перемещение точки приложения силы - тогда и в кинетической энергии тела учитывается не только поступательная компонента.

А у него "парадокс" возникает из-за того, что по одному из тел точка приложения обоих сил трения как бы не скользит/не перемещается, а по другому перемещается...
Сергей Сваталов "В той системе, где суммарная работа сил трения равна нулю" - такой системы быть не должно, наверное...

Если я правильно понимаю задачку, в данном случае суммарная работа сил трения - галилеевский инвариант.
Сергей Сваталов У него по его определению работы получается вот так:

Перемещение точки приложения силы в случае работ обоих сил трения - общее. Это просто перемещение точки, в которой касаются его доска и тело на ней.
Силы трения, действующие на доску и на тело, противополжны и равны по модулю.

Сумма работ сил трения тогда просто ноль.... Но по теореме об изменении кинетической энергии она же - не ноль.
>Но по теореме об изменении кинетической энергии можно получить, что работы не равны.
Нет, нельзя. Работы действительно равны, а лишняя энергия переходит в тепло.

Ещё раз: тело снижается, теряя потенциальную энергию, ускоряется и ускоряет доску, приобретая кинетическую энергию и сообщая её доске, и совершает работу против силы трения. . dE_п = dE_к + F_тр*dl
Доска ускоряется под давлением тела, совершает отрицательную работу (A_д = -A_т)... и нагревается и нагревает тело! . F_тр*dl = dQ_д + dQ_т
Сергей Сваталов А давайте избавимся от потенциальной энергии, чтобы меньше о ней думать. Условия задачи дают нам некоторую свободу.
Доска лежит на горизонтальной плоскости (трение между доской и плоскостью нулевое), начальная скорость доски нулевая.

По доске горизонтально запускают скользить с некоторой начальной скоростью брусок - силы трения между бруском и доской ненулевые, пусть коэффициент трения постоянный.
Брусок скользит до тех пор, пока его скорость не выровняется со скоростью доски.

Кинетическая энергия системы, как функция времени, отличается от кинетической энергии той же системы в ЦСМ на константу, а потому убывает.

Равны ли работы сил трения?
Сергей Сваталов ЦСМ - это СЦМ, система центра масс.
Михаил Иванов Поправка:
Работы действительно неравны, потому что неравны перемещения доски и скользящего по ней тела (соотношение работ зависит от соотношения масс доски и бруска).

Затруднение, я так понимаю, возникло из-за того, что тут все пытались подставлять в формулу работы перемещение точки соприкосновения доски и бруска, которое, очевидно, одно и то же для обоих сил/работ. Однако это неправильно.
Работа по перемещению системы материальных точек равна сумме работ по перемещению каждой точки -- заметьте, реальной мат. точки, а не виртуальной точки приложения сил! А перемещение каждой точки поступательно движущегося твёрдого тела равно перемещению всего тела. Точка приложения сил же не совершает реального движения, она просто переходит от одной материальной точки к другой.
Да. Физика, изучаемая в школе, логически противоречива. Вы ее сравниваете с математикой.
Ей по строгости до школьной математики далеко, она в большей степени апеллирует к вашей интуиции, забегая вперед.

У вас неверное определение механической работы. Оно должно быть теоремой, в формулировке которой должны еще быть указаны некоторые необходимые условия, а у вас их нет.