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无滑动滚动
11.4
当一个物体在无摩擦表面上做无加速度的纯平动时,仅有两个力作用在该物体上。
要使物体旋转,需要施加力矩。如果引入摩擦力,摩擦力会与线速度方向相反,从而产生力矩。
该力矩产生角加速度,物体开始旋转。当旋转速度足够大时,物体的角速度足以抵消其与表面接触点的切向速度。
该点的切向速度与质心速度大小相等、方向相反,因此合速度为零。这种运动称为无滑动滚动。
此处,物体的质心沿直线路径运动,而物体边缘上的一点则沿摆线路径运动。
物体完整旋转一周时,其质心移动的线性距离等于滚动物体的周长。
自从轮子发明以来,人们就观察到滚动运动而不打滑。 例如,人们可以观察汽车轮胎和路面之间的相互作用。 如果驾驶员将油门踩到底,导致轮胎空转而汽车却没有前进,则车轮与路面之间必然存在动摩擦。 如果驾驶员缓慢踩下油门,使汽车向前行驶,轮胎就会滚动而不打滑。 必须观察到车轮底部相对于地面静止,这表明轮胎和路…