首先楼主的题意我分析了一下应该是这样子:
小木块和员盘是相对静止的...也就是说摩擦力是静磨擦力...如果楼主表达的是这个意思的话...那么很简单...
首先就是..如果一个物体作圆周运行,根据向量的速度V对时间求导,得到的dw/dt的向量方向永远是与V的方向垂直,(可以用向量求导的纯数学方法推出来..方向单位当成一个参数字母就行)而速度对时间的导数就是加速度的定义..
所以作圆周运行的加速度方向总是指向圆心.(注意,这里是指V的模是常数,V的方向角度是与时间的正比函数时,才有此结论)
再从牛顿二律公式知道,,F和a这两个向量的比值m是实数是标量,所以据数学中的向量公式,F和a是共线的,又因为m>0,所以F和A是同向的。。这里的F是合外力
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以上是基础原理,如果物理基础好的话。。可以不用看直接看下面
那么楼主此图矛盾出在:
向下的那个分力是哪来的?如果按照楼主的图所受力,那么木块在转起来的时候,不仅是作圆周运动,而且是在作加速圆周运动。也就是说仍然走的是圆,但是他的速率(不是速度,速度是向量,速率是向量的模)是不断增加的。。
在高中课本上,所说的匀速圆周运行,是指V这个向量的模在值不变,V的方向角匀速变化。这样的话,小木块也就不会受到向下的那个分力,只有向右的那个力了。合力也就是向右。
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另外回答你的过山车掉下来的问题,就是,物体的运动的加速度,总是满足牛顿第二定律的... 而速度(是向量,有方向的一个量)是受加速度而制约的
在过山车时,V(注意V是向量,不是实数)=V0+at 就是因为他有一个初速度V0,而at的数值仅仅是由重加,支持力在短时间上的积累而提供..这个积累的向量的方向是向下的,但是它的模还不够大,所以V也就不足以由向前的方向改变到向下的方向,所以也就掉不下来..
我在这里发现你用的词语是"掉""坠下来",在物理学运动学中没有"掉"这类语言,一切都要用运行的思想去分析,你之所以用"掉",就是因为我们的人脑在生活中太习惯于物体下落的情形,这种习惯已经深深刻入我们大脑中...所以..,,那么我把楼主的问题用运行学的描述语言小改一下就是:
为什么过山车到了顶端时,它的运动速度不能由向正前方转到正下向?
(用运行速度来形容,而不是用"掉"来形容),
我的回答就是:因为向下的加速度在短时间积累,这个向量at的模太小!还不足以让V0由正前向改变到正下方.
本人当年和你一样。。。有过这种问题。。。
后来经过思考。。。终于小悟。。。
事实上方块只受到一个方向的摩擦力的影响。。。。
就是指向圆心的。。。
你可以想一下。。。此时是匀速率运动。。。
假设切线方向受到力。。。并且此时速度方向是切线方向。。。
那切线方向速率会增加。。。
但实际上没有增加。。。
假设不成立。。。
结论。。。既然是匀速圆周运动。。。切线方向合力为零。。。
但是如果原先圆盘静止。。。后开始转动。。。
那切线方向的力就存在了。。。
但此时就不是匀速圆周运动。。。而是变速圆周运动。。。
过山车麻。。。到了顶端受到向下的合外力。。。
但是此时它在切线方向是有速度的。。。
如果没有速度。。。它肯定掉下来。。。
难得在这么多老师面前。。。
你要还有不懂得。。。可以来问。。。
我试试,木块运动反方向受摩擦力,木块运动瞬间方向是运动轨迹的切线方向,小木块能作圆周运动,必定受向心力,将向心力分解到切线方向和和垂直切线方向,你图中画的极为不准确,试着修改一下
两个方向的摩擦力不是合力!!!!过上车的事情等你学了动能守恒就一下会明白啦!!!!
物理很有意思!多请教老师!!!
我是一个高中物理教师,在匀速圆周运动中,物体所受合外力都是指向圆心的,这样才能保证在运动过程中合外力不做功,使得物体的动能不变即速度大小不变,符合物体做匀速圆周运动中速度大小恒定。在水平转盘上转动的物体,竖直方向的合力为零,所以另外一个摩擦力的方向只能是指向圆心,而不是有些人认为的与它的速度方向相反在切线方向。根据摩擦力指向圆心,所以虽然它的速度方向是切线方向,但是相对于转盘的运动趋势方向确是背离圆心的方向。
在竖直平面内的最高点,道理也是一样。至于为什么它没掉下来,就是因为这个合外力它只改变线速度的方向,而不改变线速度的大小,如果掉下来的话,线速度大小还能保持不变吗?想想我们头上飞过的飞机、卫星、月亮,不是都没掉下来吗?