Question

高一物理题. 原题如下,我只想问一下,为什么最大静摩擦力f是沿斜面向下的??

某汽车公司有一试验场。其中有一检测汽车在极限状态下车速的试车道，其试车道呈碗状，如图所示，有一质量m=1t的小汽车在A车道上飞驰。已知该车道转弯半径R=150m，路面倾角a=45度，路面与车胎的动摩擦因数u=0.25，求汽车所能允许的最大车速
为啥呢

Answer 1

汽车在圆形轨道A上作圆周运动，受到重力mg，方向竖直向下，轨道对它的弹力N（支持力），垂直接触面，还可能有滑动摩擦力，滚动摩擦不计。当它以最大速度运动时，重力和弹力的合力正好提供汽车作圆周运动需要的向心力F，这时汽车没有滑动，所以没有滑动摩擦力。由于倾角为45°，由图可见F=mg，F=mV^2/R    mg=mV^2/R  V^2=Rg   当速度小于这值时，重力多余的一部分使车向下滑动，这时产生的滑动摩擦力沿切线方向向上，如果速度大于这一值，因向心力太小，汽车向上滑动，此时滑动摩擦力沿切线向下。

Answer 2

首先要理解清楚什么叫做允许的最大车速。汽车的实际速度是由发动机的驱动力决定的，但是在试车道上飞驰时，如果速度过大，就会因为与地面的摩擦力不够而导致汽车飞离指定的轨道，这也就是所谓离心力的说法。其实离心力不是一个真实存在的物理力，而是当向心力不够（或者消失时），原来做圆周运动的物理好像受到了一个飞离半径方向的力而向外飞去，我们把这叫做“离心力”。
当汽车在试车道上飞驰时，向心力是由车道斜面和静摩擦力一起提供的。车道斜面的支持力，无疑方向很明确，是垂直斜面朝上；而静摩擦力的方向，和提问者的疑问一样，该朝向哪个方向呢？
其实很简单，静摩擦力的方向，总是和物体"试图"运动的方向相反！由于物体总是试图沿斜面飞离圆心，那么它所受的静摩擦力当然应该沿斜面朝下！
再接下来进行力的分析计算就很简单了，相信你能够搞定！
f=μmgcos45°，
支持力S=mgcos45°
向心力F=fcos45°+Ssin45°=μmg*0.5+mg*0.5=0.625mg
令其等于mv^2/r，就可以解出来：
v=30.3 km/s
不知道答案对不对。

追问

抱歉啊,答案是50m/s.答案不重要,
物体总是试图沿斜面飞离圆心,为什么要沿斜面向上运动着飞离圆心

追答

当一个物体在向心力作用下做圆周运动时，如果向心力突然消失，那么它将沿切向飞出去离圆心越来越远。如果你是一个处在圆心以相同的角速度同步做圆周运动的观察者，那么你会发现原来物体是静止的，但是现在好像它突然受了一个向外的推力，离你越来越远了。这就是离心力的最形象解释。(一切都取决于观察者所处的参照系和相对运动，同样也没有哪种力是绝对客观存在的，包括以后你还会学到的电场力和磁场力。你不要去相信中学物理老师的那种粗浅解释，他们其实比你高明不了多少。)
所以说，当汽车在斜面上做圆周运动时，如果向心力突然消失，那么汽车也会飞离圆心，而摩擦力的方向应该与这种运动趋势相反。
那么摩擦力到底是什么呢？为什么他和运动的趋势（或者实际）方向总是相反？
因为摩擦力本质上是相互接触的两个物体在接触表面上的原子碰撞所产生的撞击力！如果不存在这种撞击力，当然物体就会一直保持匀速运动（或者说保持静止，随便你怎么说，关键取决于你所在的参照系了），如果这时有外力的作用下，就会沿着外力的作用方向开始运动~~~没有摩擦嘛~！所以摩擦力的方向总是和无摩擦力时的运动方向相反。

Answer 3

飞驰的汽车受到的是动摩擦力，并非最大静摩擦力。
试着判断该车的运动趋势，或者说，假设没有摩擦力，将会往哪个方向运动，那么动摩擦力的方向就是运动趋势的反方向。

追问

那没有摩擦力为什么会向沿斜面向上运动?

追答

图真的看不大清楚啊哥们，受力分析！受力分析！你要明确各种力的性质和特点。

Answer 4

因为本题要求的是汽车所能允许的最大车速，就是要考虑汽车在最大离心力存在并且不被甩飞情况下的速度，离心力方向是向外的，分解后可以得到一个向上的力，那么摩擦力就应该向下。

Answer 5

摩擦力永远只能沿接触表面的方向（切向）