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Force of Friction Keeping the Block Stationary : Block of wood kept stationary by the force of friction (Correction made in next video)
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- 在上一個視頻中，我們使用一個質量為 10 kg
- 靜止在傾角為 30 度的斜面頂端的物體
- 為了了解物體的運動
- 我們將作用在物體上的重力分解為
- 平行於斜面的分量
- 及垂直於斜面的分量
- 垂直分量為 49 乘以 3 的方根 [牛頓]，方向向下
- 那是 98 乘以這個量, 方向向下
- 但是 ... 我們看到冰塊並沒有向下加速到楔子中
- 因為楔子承托著它
- 因此，楔子上必有一個作用在物體上的反向的力
- 反向的力就是楔子沿垂直斜面方向作用於冰塊的力
- 在這個方向上完全與重力的分量抵消
- 重力的沿斜面的垂直分量就是斜面對物體的支持力
- 它們完全抵消
- 因為物體不會沿這個方向運動
- 也不會沿這個方向運動
- 但重力的另一個分量似乎沒有與之抵消的量
- (至少在我們設計的情況中)
- 是平行於斜面的
- 我們計得 49 牛
- 就是質塊的重量乘以這個角的正弦
- 如果沒有其它力
- 它就會向這個方向加速
- 為了求得加速率
- 這個方向的力除以質塊的質量
- 將得到 4.9 米每秒平方
- 假設你看著這個系統
- 物體靜止不動
- 現在，為了討論問題, 設物體和斜面不是由冰所組成的
- 假設它們都是木塊
- 現在設物體靜止不動
- 如果它不動, 情況會怎樣 ?
- 嗯 ... 我們已經確定了它不會沿垂直於斜面的方向加速運動
- 因此, 那個方向的淨力必為零
- 但是, 如果物體完全靜止
- 則平行方向的合分量也為零
- 因此, 必定有一個與使之沿斜面向下運動的力 (49牛) 抗衡的力
- 必定有一個力與重力沿斜面
- 方向的分量相抵消的力存在
- 問題是哪是甚麼力? 這正是我們要處理的
- 我們正要處理物體沒有加速的情況
- 哪是甚麼力?
- 我想由經驗可知下列兩者的區別:
- 一個木塊上疊有木塊的物體組與一個冰塊上疊有 冰塊的物體組
- 冰塊組更加滑, 冰與冰之間沒有摩擦力
- 但是木塊與木塊之間存在摩擦力
- 為了更具體的說明問題, 也許我們應該在斜面上放一張沙紙
- 這樣就更清楚了.
- 保持滑塊靜止不下滑的力就是摩擦力
- 摩擦力往往與沒有摩擦時的
- 運動方向或者不存在作用力時的
- 可能的加速方向相反
- 那麼, 我們這個情況下的摩擦力是甚麼?
- 嗯 ... 物體完全靜止, 沿斜面方向沒有加速度
- 這個力是 49 牛, 方向沿斜面向上
- 我們可以通過實驗來驗證
- 只要可以通過某些方式來測量力, 就可以驗證它
- 有趣的是
- 要加上多大的力來推動這個物體
- 使它開始向下移動? 要施加的推力是多少?
- 假設你可以由實驗上碓定如果
- 施加1牛的力
- 在那瞬間使物體開始下滑
- 不是使它自然下滑, 而是推動它使它開始下滑
- 如果我在平行於斜面方向再加1牛的力
- 總合力是多少? ... 剛好 1 牛
- 所以它是使物體開始微微運動的總合力
- 我稱之為 "抖動力"
- 記住這裡不是傳統的課堂
- 帶下標 B 的加 F 代表抖動力
- 抖動力的方向平行於斜面
- 在重力於該方向的分量為 49 牛的情況下, 如果
- 再施加 1 牛的力, 則抖動力是 50 牛
- 有趣的是你可以由
- 接觸面的材料的性質來确定
- 克服摩擦力所需的力的多少
- 在這個情況中, 那就是抖動力 (编造的一個述語)
- 我們來看一個有趣的比例系數, 它對同類
- 材料而言基本上不變, 這個系數是抖動物體所需的力
- 與兩個物體在接觸面之間
- 的力的比
- 在這個情況中, 物體所受的力是由斜面所施加的
- 它是支持力, 大小是 49 乘以 3 的方根
- 或者我該說抖動力的大小與
- 保持這兩個物體接觸不動的力的大小之比
- 這裡, 就是 49 乘以 3 的方根, 單位是牛頓
- 除以支持力的大小, 就是 49 乘以 3 的方根
- 我們稱這個比例系數為靜摩擦係數
- 在以後的問題中, 我們會用到這些概念
- 而計算摩擦系數的方法適用於不同的材料
- 如果有不同的質塊, 不同傾角的斜面
- 只要材料相同
- 在給定支持力的情況下, 都可以求出抖動力的大小
- 你可以嚴格求出所需的力的大小
- 一般可以通過實驗求出來
- 那麼, 在這個情況下, 其數值是多少? 我們有 50 牛除以 49 又 3 的方根
- 讓我調出計算器
- 50 除以 40 又 3 的方根
- 等於 0.72 (取兩位有效數字)
- 就是 0.72
- 我們可以利用這些信息. 這是靜摩擦系數
- 因為它是摩擦力相對於支持力的比例, 這就是
- 我們稱之為靜摩擦力的原因
- 我猜這個力剛好與摩擦力相抵消
- 大部分的摩擦力來源於兩個
- 相對靜止的物體的相互磨蝕
- 我會在另一個視頻中解析物體由靜止到
- 運動過程中的摩擦力的變化
- 在很多時候, 它們兩者非常接近, 但對於某些材料
- 靜止和運動摩擦力存在
- 至少可觀察的區別
- 我們今天就到此為止. 在接下來的幾個視頻中, 我會
- 直接使用摩擦系數或通過計算摩擦系數來處理一些問題