Question

用假设光滑法判断汽车转弯时摩擦力的方向

Answer 1

问：用假设光滑法判断汽车转弯时摩擦力的方向

答：亲亲您好，在汽车转弯时，汽车轮胎与地面之间存在着摩擦力。根据假设光滑法，我们可以假设车子做匀速的圆周运动，即首先忽略掉摩擦力。在这种情况下，车子的运动状态可以通过沿圆心方向的合力和垂直圆周方向的合力来描述。因此，当车子向左转弯时，应该有指向圆心的合力和向上垂直于地面的合力。显然，这种情况下，摩擦力应该向右侧施加，以使得车子能够节点路径并保持圆周运动状态。需要注意的是，实际上车子在转弯过程中，存在着摩擦力的作用，而摩擦力的方向与假设光滑法中假设的方向并不完全相同。然而，在大多数情况下，摩擦力的方向与假设光滑法中假设的方向是大致相同的，这种假设光滑法可以有效地帮助我们研究汽车转弯过程中的动力学特性。

问：假设光滑的话，汽车不是应该沿切线方向行使，那f不应该和运动方向相反吗

答：亲亲您好，您说的情况下，如果汽车上施加一个外力，假设由驾驶员加速，会产生一个向前的牵引力，这个牵引力的大小是汽车的质量与加速度的乘积，方向与汽车的运动方向相同。因为地表有摩擦力，所以汽车不会顺着切线方向滑动，相反它沿着地面前进，施加在车轮上的摩擦力和牵引力相关，这就是牛顿第三定律的体现，所以在此情况下，摩擦力与运动方向相反，从而有前向运动。但是如果是在无摩擦的情况下，汽车就会惯性地运动沿着切线方向进行前进，这时候加速度方向与切向方向相同，施加在车轮上的力方向也是与运动方向相反。