Самолет без трения

Плоскость без трения — концепция из сочинений Галилео Галилея . В своей книге «Две новые науки» 1638 г. ^[1] Галилей представил формулу, предсказывающую движение объекта, движущегося по наклонной плоскости . Его формула была основана на его прошлых экспериментах со свободно падающими телами. ^[2] Однако его модель была основана не на экспериментах с объектами, движущимися по наклонной плоскости, а на концептуальном моделировании сил, действующих на объект. Галилей понимал механику наклонной плоскости как комбинацию горизонтального и вертикального векторов ; результат действия силы тяжести на объект, отклоняемый наклоном плоскости . ^[3]

Однако уравнения Галилея не учитывают трение и, следовательно, не могут точно предсказать результаты реального эксперимента . Это связано с тем, что некоторая энергия всегда теряется, когда одна масса применяет ненулевую нормальную силу к другой. Следовательно, наблюдаемая скорость , ускорение и пройденное расстояние должны быть меньше, чем предсказывает Галилей. ^[4] Эта энергия теряется в таких формах, как звук и тепло. Однако на основе предсказаний Галилея об объекте, движущемся по наклонной плоскости в среде без трения, он создал теоретическую основу для чрезвычайно плодотворных экспериментальных предсказаний в реальном мире. ^[5]

В реальном мире не существует самолетов без трения. Однако если бы они это сделали, можно быть почти уверенным, что объекты на них вели бы себя точно так, как предсказывает Галилей. Несмотря на их отсутствие, они имеют значительную ценность при проектировании двигателей, моторов, дорог и даже кузовов эвакуаторов, и это лишь несколько примеров. ^[6]

Влияние трения на объект, движущийся по наклонной плоскости, можно рассчитать как

F_{\mathrm {f} }=\mu _{\mathrm {k} }F_{\mathrm {N} },

где $F_{\mathrm {f} }$ - сила трения, оказываемая предметом и наклонной плоскостью друг на друга, параллельно поверхности плоскости, $F_{\mathrm {N} }$ - нормальная сила, действующая со стороны объекта и плоскости друг на друга, направленная перпендикулярно плоскости, и $\mu _{\mathrm {k} }$ – коэффициент кинетического трения . ^[7]

Если наклонная плоскость не находится в вакууме , (обычно) небольшое количество потенциальной энергии также теряется из-за сопротивления воздуха .

См. также

Ссылки

^ Галилей, Галилей (1638). Беседы и математические демонстрации двух новых наук, связанных с механикой и местными движениями . После Эльзевирии.
^ Дрейк, Стиллман, Экспериментальное подтверждение Галилеем горизонтальной инерции: неопубликованные рукописи. Исида : Том. 64, № 3, с. 296.
^ Сеттл, ТБ «Эксперимент в истории науки», Science , 1061 133 19–23.
^ Дженкин, Флиминг. О трении между поверхностями на малых скоростях. Труды Лондонского королевского общества, Vol. 26 с. 93–94
^ Дрейк, стр. 297–99
^ Койре, Александр «Метафизика и измерение» , стр. 83–84 (1992).
^ Койре, стр. 84–86.

[1] Галилей, Галилей (1638). Беседы и математические демонстрации двух новых наук, связанных с механикой и местными движениями . После Эльзевирии.

[2] Дрейк, Стиллман, Экспериментальное подтверждение Галилеем горизонтальной инерции: неопубликованные рукописи. Исида : Том. 64, № 3, с. 296.

[3] Сеттл, ТБ «Эксперимент в истории науки», Science , 1061 133 19–23.

[4] Дженкин, Флиминг. О трении между поверхностями на малых скоростях. Труды Лондонского королевского общества, Vol. 26 с. 93–94

[5] Дрейк, стр. 297–99

[6] Койре, Александр «Метафизика и измерение» , стр. 83–84 (1992).

[7] Койре, стр. 84–86.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]