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Static and kinetic friction example | Forces and Newton's laws of motion | Physics | Khan Academy

  • 0:01 - 0:05
    这里有一个木块 质量5千克
  • 0:05 - 0:09
    位于地表附近的尘土上
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    这种木头同这种尘土之间的静摩擦系数是0.60
  • 0:17 - 0:23
    木头同尘土之间的动摩擦系数是0.55
  • 0:23 - 0:26
    很久前就有人测量过
  • 0:26 - 0:28
    可以在相关书籍上查到
  • 0:28 - 0:32
    假设我们给该木块100牛的力
  • 0:32 - 0:34
    结果会如何
  • 0:34 - 0:37
    如果没有摩擦力 由于没有空气阻力
  • 0:37 - 0:39
    如果没有摩擦力 由于没有空气阻力
  • 0:39 - 0:43
    这里题设中假设没有空气阻力
  • 0:43 - 0:45
    那么在水平方向上
  • 0:45 - 0:48
    就只有这个100牛的力
  • 0:48 - 0:52
    没有力与之平衡 它就是合力
  • 0:52 - 0:56
    此时朝此方向就有一个100牛的力 质量5千克
  • 0:56 - 1:00
    力=质量?加速度
  • 1:00 - 1:02
    加速度和力都是矢量
  • 1:02 - 1:04
    于是力/质量
  • 1:04 - 1:09
    结果将是20米/秒方的加速度 朝右侧
  • 1:09 - 1:11
    这是无摩擦的情况
  • 1:11 - 1:13
    但这里有摩擦
  • 1:13 - 1:15
    想想如何处理
  • 1:15 - 1:18
    题设给出了摩擦系数
  • 1:18 - 1:23
    静摩擦系数等于"挪动力"的大小…
  • 1:23 - 1:24
    静摩擦系数等于"挪动力"的大小…
  • 1:24 - 1:29
    也就是作用于物体让它正好开始挪动的力
  • 1:29 - 1:33
    也就是作用于物体让它正好开始挪动的力
  • 1:33 - 1:38
    静摩擦系数=此力的大小/支持力的大小
  • 1:38 - 1:41
    静摩擦系数=此力的大小/支持力的大小
  • 1:41 - 1:44
    这里 支持力的大小也就是法向力的大小
  • 1:44 - 1:48
    这里 支持力的大小也就是法向力的大小
  • 1:48 - 1:53
    这里 支持力的大小也就是法向力的大小
  • 1:53 - 1:54
    开始运动后
  • 1:54 - 1:59
    就要考虑动摩擦系数 它等于
  • 1:59 - 2:02
    摩擦力的大小…
  • 2:02 - 2:05
    这里是克服摩擦力的力
  • 2:05 - 2:08
    而这里是摩擦力
  • 2:08 - 2:13
    摩擦力的大小除以支持力的大小
  • 2:13 - 2:17
    也就是除以法向力的大小
  • 2:17 - 2:18
    这很好理解
  • 2:18 - 2:21
    支持力(压力)越大
  • 2:21 - 2:23
    两者被越紧密地压在一起
  • 2:23 - 2:26
    从原子层面来看 原子深陷在对方凹槽中
  • 2:26 - 2:28
    需要更大的挪动力
  • 2:28 - 2:32
    阻碍运动的摩擦力会更大
  • 2:32 - 2:34
    不管哪种情况
  • 2:34 - 2:36
    摩擦力都是阻碍运动的
  • 2:36 - 2:37
    突然从另一个方向推 摩擦力也不会帮你的忙
  • 2:37 - 2:40
    突然从另一个方向推 摩擦力也不会帮你的忙
  • 2:40 - 2:44
    首先看一下 如果想克服静态时的摩擦力
  • 2:44 - 2:48
    至少需要提供多大的力
  • 2:48 - 2:52
    木块的重力
  • 2:52 - 2:58
    等于重力场9.8米/秒方?5千克
  • 2:58 - 3:06
    9.8米/秒方?5千克=49千克?米/秒方 也就是49牛 向下
  • 3:06 - 3:08
    重力大小为49牛 方向指向地心
  • 3:08 - 3:12
    重力大小为49牛 方向指向地心
  • 3:12 - 3:17
    这里还存在法向力 因为木块没有向下加速
  • 3:17 - 3:21
    必然存在一个力平衡了重力
  • 3:21 - 3:26
    这里也就是法向力
  • 3:26 - 3:30
    它等于49牛 向上
  • 3:30 - 3:35
    同重力相互平衡 因此木块不朝上方或下方加速
  • 3:35 - 3:37
    于是挪动力的大小/法向力的大小49牛
  • 3:37 - 3:41
    于是挪动力的大小/法向力的大小49牛
  • 3:41 - 3:44
    于是挪动力的大小/法向力的大小49牛
  • 3:44 - 3:47
    等于0.60
  • 3:47 - 3:52
    也就是说 挪动力的大小
  • 3:52 - 3:57
    等于49牛乘以静摩擦系数0.60
  • 3:57 - 4:07
    等于49牛乘以静摩擦系数0.60
  • 4:07 - 4:10
    记住 摩擦系数没有单位
  • 4:10 - 4:13
    所以这里的单位仍然是牛
  • 4:13 - 4:23
    49乘以0.6得到29.4牛
  • 4:23 - 4:31
    这个等于29.4牛
  • 4:31 - 4:35
    这就是克服静摩擦的力
  • 4:35 - 4:37
    我们的推力100牛远远大于它 所以能够推动
  • 4:37 - 4:40
    我们的推力100牛远远大于它 所以能够推动
  • 4:40 - 4:42
    在木块开始运动后
  • 4:42 - 4:44
    在木块开始运动后
  • 4:44 - 4:46
    合力…
  • 4:46 - 4:48
    100牛朝这个方向
  • 4:48 - 4:51
    静摩擦力则是这个方向
  • 4:51 - 4:54
    也许应该画到下面 因为它是从这里来的
  • 4:54 - 4:58
    静摩擦力是29.4牛 朝这个方向
  • 4:58 - 5:01
    就在我开始挪动木块时
  • 5:01 - 5:03
    就在这个时刻…
  • 5:03 - 5:05
    木块马上就会运动
  • 5:05 - 5:09
    之后动摩擦开始生效 但就在那个时刻
  • 5:10 - 5:16
    就在要移动但没有移动那一瞬间 合力是100-29.4
  • 5:16 - 5:29
    也就是70.6牛 方向向右
  • 5:29 - 5:33
    这是正好要动又没动的那个瞬间
  • 5:33 - 5:35
    这是正好要动又没动的那个瞬间
  • 5:35 - 5:42
    克服静摩擦后 有70.6牛向右的力
  • 5:43 - 5:48
    在这一瞬间 除以5千克质量
  • 5:48 - 5:52
    就在这一瞬间 加速度是14.12米/秒方
  • 5:53 - 6:00
    加速度是14.1米/秒方 方向向右
  • 6:00 - 6:04
    但这只在正好要动但又没动的瞬间
  • 6:04 - 6:07
    之后木块会开始运动
  • 6:07 - 6:11
    运动后 动摩擦系数开始生效
  • 6:11 - 6:13
    粒子已经从凹槽中出来
  • 6:13 - 6:17
    整个都在凹槽上方滑动 只是仍然还有部分阻力
  • 6:17 - 6:21
    正要动时 会在一瞬拥有这个加速度
  • 6:21 - 6:24
    但之后突然间 动摩擦系数开始奏效
  • 6:24 - 6:27
    运动后的摩擦力
  • 6:27 - 6:31
    摩擦力将总是和运动方向相反
  • 6:32 - 6:35
    这里法向力是49牛
  • 6:36 - 6:39
    可以两侧同时乘以49
  • 6:39 - 6:58
    49牛乘以0.55也就是26.95牛
  • 6:58 - 7:00
    这就是摩擦力 这是大小
  • 7:01 - 7:02
    方向同运动相反
  • 7:02 - 7:06
    一旦开始朝这个方向运动
  • 7:06 - 7:09
    摩擦力就会在相反方向出现
  • 7:10 - 7:15
    开始运动后 假设仍然施加100牛的推力
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    合力是多少 100牛是这个方向
  • 7:18 - 7:23
    还有26.95牛朝这个方向
  • 7:23 - 7:25
    其实矢量不一定要画在这里
  • 7:25 - 7:29
    可以将矢量尾部全部画在质心
  • 7:29 - 7:33
    反正 力都是作用在物体上
  • 7:33 - 7:37
    一般 画在质心上更明确一些
  • 7:37 - 7:40
    将物体看作一个整体
  • 7:40 - 7:42
    不纠结 合力是多少呢
  • 7:42 - 7:46
    100牛向右 29.95向左
  • 7:47 - 7:52
    100-26.95
  • 7:52 - 7:54
    100牛是向右的推力
  • 7:54 - 7:59
    -26.95牛表示向左阻碍运动的摩擦力
  • 7:59 - 8:03
    这意味着合力也就是73.05牛 方向向右
  • 8:03 - 8:11
    运动时 合力是73.05牛 方向向右
  • 8:11 - 8:18
    这是合力 其方向向右
  • 8:18 - 8:23
    运动之后 加速度是多少呢
  • 8:23 - 8:33
    73.05除以质量5千克 得到14.61
  • 8:33 - 8:40
    开始运动后的加速度是14.61米/秒方
  • 8:41 - 8:44
    方向向右
  • 8:44 - 8:47
    我真心希望你们了解这里发生的情况
  • 8:47 - 8:51
    这里总有足够的力推动木块
  • 8:52 - 8:54
    但在正好要挪动的那一瞬间 它需要克服静摩擦力
  • 8:54 - 8:56
    但在正好要挪动的那一瞬间 它需要克服静摩擦力
  • 8:56 - 9:00
    此时加速度较慢
  • 9:00 - 9:02
    因为克服的是静摩擦
  • 9:02 - 9:05
    但一旦木块被挪动
  • 9:05 - 9:09
    假设推力持续施加在木块上
  • 9:09 - 9:10
    突然摩擦力就变了
  • 9:10 - 9:14
    此时粒子不会陷入凹槽 而是在顶部滑动
  • 9:15 - 9:18
    这就需要使用动摩擦系数
  • 9:18 - 9:23
    运动后 往右的合力将大于之前
  • 9:23 - 9:28
    可以认为 摩擦力在开始运动后变小了
  • 9:28 - 9:32
    摩擦力此时减小为26.95牛
  • 9:32 - 9:39
    而加速度稍微增大 达到14.61米/秒方
  • 9:39 - 9:42
    正要挪动时 加速度是14.1米/秒方
  • 9:42 - 9:45
    但这只有一瞬 甚至无法察觉
  • 9:45 - 9:49
    之后就会以较大加速度值往右运动
Title:
Static and kinetic friction example | Forces and Newton's laws of motion | Physics | Khan Academy
Description:
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Video Language:
English
Team:
Khan Academy
Duration:
09:50

Chinese, Simplified subtitles

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