Автор Тема: Велосипед  (Прочитано 12899 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Thrond

  • Пользователь
  • **
  • Сообщений: 62
    • Просмотр профиля
Re: Велосипед
« Ответ #30 : 23 Март 2012, 18:54:24 »
А может проще эксперимент провести?
У кого есть дома велосипед и верёвка? ;)

Оффлайн devnull

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 745
    • Просмотр профиля
Re: Велосипед
« Ответ #31 : 23 Март 2012, 20:35:31 »
А может проще эксперимент провести?
У кого есть дома велосипед и верёвка? ;)
Велосипед и веревка есть, но нужно еще иметь аккаунт на ютубе, чтоб потом выложить видео, а этого нет :)  Можно, конечно, сделать анимированную гифку, но надо ли?

Оффлайн bul

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 32
    • Просмотр профиля
Re: Велосипед
« Ответ #32 : 24 Март 2012, 01:07:53 »
Вот похожий эксперимент
http://www.galileo-tv.ru/node/2117

Оффлайн oleg_k111

  • Пользователь
  • **
  • Сообщений: 76
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Re: Велосипед
« Ответ #33 : 27 Март 2012, 14:25:09 »

двумя пальцами за центр? Вы что ли тянете ее руками в разные стороны, вперед за центр и назад за ободок?
Конечно нет. Рука, которая держит крышку за центр, прижимает её вниз, имитируя больший вес крышки.
Иначе эксперимент будет таким же как у Саши Пушного с лёгкой катушкой, которая просто покатилась назад при малейшем усилии.
Но некоторым (не буду называть  :) )не понять разницу между пластиковой катушкой на столе и колесом с резиновой шиной на асфальте.

Оффлайн oleg_k111

  • Пользователь
  • **
  • Сообщений: 76
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Re: Велосипед
« Ответ #34 : 27 Март 2012, 14:48:26 »
"Правильный ответ":
Велосипед поедет назад. К колесу приложены две силы, которые нас интересуют: сила P, с которой вы тянете его горизонтально влево, и сила P', возникающая вследствие трения в точке А. Силы эти равные и противоположно направленные. Сила P стремится вращать колесо по часовой стрелке, сила P' - против часовой стрелки. Но сила P приложена к малому радиусу r, а сила P' - к большому радиусу - R. Поэтому действие силы P' будет больше, чем сила P, и колесо начнет вращаться против часовой стрелки, т. е. поедет назад.
Этот ответ совершенно неудовлетворителен.
Его автор и вы не знаете разницу между силой трения скольжения и силой трения качения.
Почитайте на досуге.
Сила Р вначале не будет тянуть велосипед, потому что она приложена к телу аращения, а только повернёт педаль, при чём по часовой стрелке. Естественно это вызовет поворот колеса в ту же сторону.
По мере поворота педали с нижнего положения до заднего горизонтального (на 90%) влияние силы Р будет изменяться:
она всё сильнее будет тянуть велосипед назад.
Но дело в том, что колесо поворачивается в противоположную сторону, значит против силы Р будет действовать сила трения скольжения: F=k*N.
k - коэффициент трения скольжения резины по асфальту (очень немалый!), N - реакция опоры, равная весу велосипеда (Devnull - помните, что я писал про вес?).
С другой стороны вращение колеса будет преодолевать только силу трения качения: F=f*N/R.
f - коэффициент трения качения (очень небольшой!), R - радиус колеса (немалый).
Какая же из этих сил трения будет больше?
Сравниваем: k>f/R.
Какие сомнения тут могут быть?
В первый момент времени задача сводится к вопросу: что легче - катить колесо или тащить волоком?

Когда сила Р повернула педаль в горизонтальное положение смысл задачи полностью меняется. Педаль уже не вращается и сила Р уже не работает против трения скольжения, она просто тянет велосипед назад и колёса вращаются против часовой стрелки.
  
« Последнее редактирование: 27 Март 2012, 14:53:54 от oleg_k111 »

Оффлайн oleg_k111

  • Пользователь
  • **
  • Сообщений: 76
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Re: Велосипед
« Ответ #35 : 27 Март 2012, 15:54:51 »

Согласен, а печалиться за Вас мне ни к чему :P . Просто активизируйте умственную деятельность - devnull все подробно расписал.
Для начала хотя бы ответьте на вопрос - куда движется педаль в нижней точке, когда велосипед едет вперед.  
Хотя, возможно, для понимания надо было сдать на 5. Я уж не говорю: "осильте (как я) книгу В.И.Арнольд "Математические методы классической механики"  ;)
Да не за меня, за - себя...
Отвечаю: когда велосипед едет, педаль относительно земли описывает сложное движение по спирали. Если говорить о её горизонтальной составляющей скорости - конечно вперёд.
Только какой вывод вы из этого делаете?
Что верно и обратное? Когда педаль движется назад - велосипед едет назад?
А вот это уже неправильно.
Не знаю, ездили ли вы на велосипеде, но если поворачивать педали назад, то произойдёт торможение заднего колеса и велосипед остановится.   ;D

Оффлайн oleg_k111

  • Пользователь
  • **
  • Сообщений: 76
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Re: Велосипед
« Ответ #36 : 27 Март 2012, 15:58:51 »
А что будет, если тянуть назад не за педаль, а за колесо у самого основания (т.е. за кончик нижней спицы; толщину покрышки считаем нулевой)?
То же самое.

Оффлайн oleg_k111

  • Пользователь
  • **
  • Сообщений: 76
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Re: Велосипед
« Ответ #37 : 27 Март 2012, 16:03:36 »
Как только приложенная внешняя сила сравняется с силой трения, в первое мгновение колесо чуть повернется без движения велосипеда ( если трение между ступицей колеса и рамой пренебрежительно мало, то есть, если колесо может свободно крутиться). Но потом точка приложения силы приподнимется над асфальтом за счет поворота колеса,и тогда велосипед снова  покатится назад....
А кто сказал о величине силы?
С чего Вы взяли, что она обязательно сравняется с силой трения скольжения?
А если не сравняется? Сдвинет ли она колесо назад?


Оффлайн hripunov

  • Эксперт
  • ******
  • Сообщений: 5491
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Re: Велосипед
« Ответ #38 : 27 Март 2012, 16:03:51 »
"Правильный ответ":
Велосипед поедет назад. К колесу приложены две силы, которые нас интересуют: сила P, с которой вы тянете его горизонтально влево, и сила P', возникающая вследствие трения в точке А. Силы эти равные и противоположно направленные. Сила P стремится вращать колесо по часовой стрелке, сила P' - против часовой стрелки. Но сила P приложена к малому радиусу r, а сила P' - к большому радиусу - R. Поэтому действие силы P' будет больше, чем сила P, и колесо начнет вращаться против часовой стрелки, т. е. поедет назад.
Этот ответ совершенно неудовлетворителен.
Его автор и вы не знаете разницу между силой трения скольжения и силой трения качения.
Почитайте на досуге.
Сила Р вначале не будет тянуть велосипед, потому что она приложена к телу аращения, а только повернёт педаль, при чём по часовой стрелке. Естественно это вызовет поворот колеса в ту же сторону.
По мере поворота педали с нижнего положения до заднего горизонтального (на 90%) влияние силы Р будет изменяться:
она всё сильнее будет тянуть велосипед назад.
Но дело в том, что колесо поворачивается в противоположную сторону, значит против силы Р будет действовать сила трения скольжения: F=k*N.
k - коэффициент трения скольжения резины по асфальту (очень немалый!), N - реакция опоры, равная весу велосипеда (Devnull - помните, что я писал про вес?).
С другой стороны вращение колеса будет преодолевать только силу трения качения: F=f*N/R.
f - коэффициент трения качения (очень небольшой!), R - радиус колеса (немалый).
Какая же из этих сил трения будет больше?
Сравниваем: k>f/R.
Какие сомнения тут могут быть?
В первый момент времени задача сводится к вопросу: что легче - катить колесо или тащить волоком?

Когда сила Р повернула педаль в горизонтальное положение смысл задачи полностью меняется. Педаль уже не вращается и сила Р уже не работает против трения скольжения, она просто тянет велосипед назад и колёса вращаются против часовой стрелки.
  
oleg_k111,  педаль относительно оси крепления педали повернется против часовой стрелки.  Взгляните на схему, где колесо велосипеда (детского,без цепной передачи) условно заменено зубчатым колесом. На схеме рядом у этого колеса отсекли части справа и слева, и оно превратилось в неустойчивую башню. Стоит потянуть эту башню за любую точку выше основания, и она опрокинется в ту сторону, куда ее потянули...
Сеня! По-быстрому объясни товарищу, почему Володька сбрил усы!...

Оффлайн Леонид

  • Глобальный модератор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 6800
    • Просмотр профиля
    • Домашняя страница
Re: Велосипед
« Ответ #39 : 27 Март 2012, 16:55:53 »
А что будет, если тянуть назад не за педаль, а за колесо у самого основания (т.е. за кончик нижней спицы; толщину покрышки считаем нулевой)?
То же самое.

У меня в коридоре стоят два велосипеда. Тяну за педаль - едет назад. Тяну за колесо у основания - оно проворачивается на месте, как и писал hripunov.

Оффлайн oleg_k111

  • Пользователь
  • **
  • Сообщений: 76
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Re: Велосипед
« Ответ #40 : 27 Март 2012, 16:58:35 »

1 Велосипедист в системе велосипед+велосипедист - это внутренняя сила. Веревка - сила внешняя.
2 Когда вы, сидя на велосипеде, давите ногой педаль назад, то она толкает вас вперед.

3 Вы в свою очередь упираетесь руками в руль и тоже толкаете его вперед. Ваша суммарная сила, действующая на велосипед, равна нулю; на поверхности без трения велосипедист не сможет привести велосипед в движение, а человек с веревочкой - запросто.

4 Посмотрим на это с энергетической точки зрения. Известно, что изменение кинетической энергии тела равно работе всех сил, действующих на него. Исходно велосипед покоился, его кин. энергия была нулевой. Потом пришел в движение, т.е. кин. энергия увеличилась. Значит, все силы, действующие на велосипед, должны были совершить положительную работу. Существенных сил здесь всего три - сила тяжести, сила трения и сила веревки. Сила тяжести работы не совершает, так как нет вертикального перемещения.

5 Предполагаем, что велосипед едет без проскальзывания, тогда сила трения тоже не совершает работу.

6 Чтобы сила веревки совершила положительную работу, необходимо, чтобы точка ее приложения сместилась в направлении действия силы. Таким образом, педаль должна переместиться относительно земли влево.

7 Цепная передача на велосипеде устроена таким образом, что педали крутятся с меньшей скоростью, чем колесо, поэтому когда велосипед едет вперед, то даже в нижней точке педаль тоже движется вперед.

8 Соответственно, когда велосипед едет назад - педаль двигается назад. Это как раз наш случай.

9 Велосипед поедет назад, педаль будет вращаться против часовой стрелки, но тем не менее сместится влево относительно земли.

10 Крутящий момент, который заставит педаль крутиться против часовой стрелки - это переданный по цепной передаче момент сил трения, действующий на заднее колесо.


11 В этом, кстати, заключается определенный недостаток решения bul - сила трения не равна силе веревки, так как в противном случае сумма всех действующих на колесо сил была равна нулю и его центр масс вообще бы никуда не сдвинулся.

1 Согласен.
Действительно системы не равнозначны.

2 И Третий Закон Ньютона не вызывает возражений.

3 Абсолютно согласен.

4 Согласен, с поправкой – не «сила трения», а «силы трения». Их две.

5 Хорошо, пусть без проскальзывания.
Сила трения скольжения в этом случае не совершает работу.

6 Согласен

7 Согласен, в горизонтали относительно земли – да.

8 С чего Вы это взяли? Вы должны доказать то, что велосипед и педаль будут двигаться назад. Вы этого ещё не сделали.
С чего Вы вдруг объявили это аксиомой?

9 Простите, не понял.
Как это педаль будет вращаться против часовой стрелки?
Напоминаю, сила Р тянет педаль влево, тем самым вызывая её вращение по часовой стрелке!
И ещё: если Вы даже каким-то другим образом заставите педаль вращаться против часовой стрелки, это вызовет срабатывание тормоза заднего колеса!
И наш велосипед никуда не поедет!
Разве что приложенная сила настолько больше силы трения скольжения, что она протащит велосипед назад, несмотря на блокировку колеса.
Но это частный случай задачи, в условии об этом не говорилось.

10 Нет. Абсолютно неверно.
Велосипед устроен так, что педали заставляют вращаться колесо, а не наоборот.
Если вы подвесите велосипед за какие нибудь крепления и будете руками вращать заднее колесо в любую сторону – педали останутся неподвижны.
Не верите – проверьте.

11 Спасибо, хоть один человек согласился со мной по решению Bulа.
Никто кроме нас с Вами не увидел этой глупости!
А Bul ведь считает это решение истиной в последней инстанции!



Bul, посмейтесь ещё раз всем коллективом!
По вашему решению велосипед вообще никуда не может поехать!
Не верили мне, поспорьте с Devnullом.
 ;D


Оффлайн oleg_k111

  • Пользователь
  • **
  • Сообщений: 76
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Re: Велосипед
« Ответ #41 : 27 Март 2012, 17:39:50 »
oleg_k111,  педаль относительно оси крепления педали повернется против часовой стрелки.  Взгляните на схему, где колесо велосипеда (детского,без цепной передачи) условно заменено зубчатым колесом.
Если Вы читали мои посты, то видели, что я писал о соотношениях приложенной силы и сил трения.

Ваш вариант возможен при определённых случаях.

А Вы считаете, что мой невозможен никогда?

Оффлайн zer0

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 688
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Re: Велосипед
« Ответ #42 : 27 Март 2012, 18:02:09 »
Для "тормозов" - в задаче рассматривается велосипед без тормозов, холостого хода и т.п. Колеса, педали, цепь, звездочки - все жестко.
И вопрос - куда он поедет такой велосипед, когда педаль в нижней точке потянуть назад.

Оффлайн oleg_k111

  • Пользователь
  • **
  • Сообщений: 76
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Re: Велосипед
« Ответ #43 : 27 Март 2012, 18:13:38 »

1 У меня в коридоре стоят два велосипеда. Тяну за педаль - едет назад.

2 Тяну за колесо у основания - оно проворачивается на месте, как и писал hripunov.
1 Тут есть тонкость, о которой пока никто не говорил.
У педалей есть определённый люфт, то есть на небольшой угол они поворачиваются без воздействия на колесо.
Надо сначала довернуть педали до сцепления задней звезды с колесом, а потом уже тянуть.
Иначе получается, что педали повернутся "вхолостую" без воздействия на колесо.
И у Вас остаётся всего одна сила, направленная назад, а сила трения скольжения против неё не работает.
Попробуйте сделать так.
Кстати, когда Вы тянете педаль, в какую сторону она поворачивается - по или против часовой стрелки?
Я к сожалению не могу провести эксперимент - давно уже нет велосипеда.

2 Сила трения трения скольжения колеса об пол значительно меньше силы Вашей руки.
Поэтому колесо проворачивается.
А если будут другие условия - велосипед будет стоять на асфальте или даже на гравии?


Люди, не понимающие физику составляют некорректные задачи в общем виде.
В них слишком мало начальных условий, каждый может дать ответ исходя из собственных представлений об этих условиях.

Я утверждаю, что возможны условия, при которых велосипед некоторое время будет двигаться вперёд, хоть и очень недолго.
А если решение дано в общем виде – оно должно быть правильным для любых случаев.

Оффлайн oleg_k111

  • Пользователь
  • **
  • Сообщений: 76
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Re: Велосипед
« Ответ #44 : 27 Март 2012, 18:18:23 »
Для неграмотных - при чём без кавычек.
Условие задачи:
"Предположим, что велосипед не падает, стоя на двух колесах. Вы привязали веревку к концу нижней педали и потянули назад. Куда поедет велосипед?"

Про отсутствие тормозов, холостого хода - ни слова.
Языком трепать - не мешки ворочать.