【摩擦生热与相对位移在计算相对运动的物体间(如小车和木块)摩擦产生的内能时,用摩擦力乘相对位移得到产生的内能Q=f•s.这条式子是怎么来的,原理是什么?】
摩擦生热与相对位移
在计算相对运动的物体间(如小车和木块)摩擦产生的内能时,用摩擦力乘相对位移得到产生的内能Q=f•s.这条式子是怎么来的,原理是什么?
【摩擦生热与相对位移在计算相对运动的物体间(如小车和木块)摩擦产生的内能时,用摩擦力乘相对位移得到产生的内能Q=f•s.这条式子是怎么来的,原理是什么?】
摩擦生热与相对位移
在计算相对运动的物体间(如小车和木块)摩擦产生的内能时,用摩擦力乘相对位移得到产生的内能Q=f•s.这条式子是怎么来的,原理是什么?
计算相对滑动而产生的热量 Q=f*S相对 ,这个式子可从能量关系来证明,不要把f*S相对 理解成摩擦力做的功,因为做功计算中的位移是与惯性参照物的选择有关的.
为方便证明,我举例(质量是m的木块在质量是M的长木板上滑动)如下:
情况一:当木板固定时,木块以V0的初速滑上木板,在木板上滑动S相对 的距离就停止.
将木块与木板作为系统,木块克服摩擦力f做的功是f*S相对 ,对木块用动能定理 得
f*S相对=m*V0^2/2
而系统的机械能完全转化为热能,有 m*V0^2/2=Q
所以有 Q=f*S相对 .(因木板固定不动,所以 S相对 在这时可用来计算摩擦力的功)
情况二:长木板放在光滑水平面静止,木块以V0初速滑上木板.
设最终它们共同速度是V
由系统动量守恒 得 m*V0=(m+M)V
设木块对地的位移是S1,木板对地的位移是S2
对木块用动能定理 得 -f*S1=(m*V^2/2)-(m*V0^2/2)
对木板用动能定理 得 f*S2=M*V^2/2
且 S相对=S1-S2
以上各式联立 得 f*S相对=(m*V0^2/2)-[(m+M)*V^2/2]
从能量转化角度看,系统减小的机械能是转化为热能的.
即 Q=(m*V0^2/2)-[(m+M)*V^2/2]
所以 Q=f*S相对.
那么Q=f•s相这个公式不是一个直接可以得到的结论,而是由动能定理和能量转化守恒推导出来的。是吗?
可以这样认为。但要知道这个关系只能用在相对滑动产生热量的计算。