Про разгон автомобиля.

Question

Вчера был вопрос, и остался не договоренным.
Автомобиль на ровном шоссе из состояния покоя разгоняется до скорости 20 м/с.
При этом увеличиваются его импульс и кинетическая энергия (в системе отсчета Земли) .
Вопрос:
1) какие силы обеспечивают увеличение импульса автомобиля?
2) какие силы обеспечивают увеличение кинетической энергии автомобиля?

Answer 1

Владимир Замятин:
- Но сила трения колеса о дорожное покрытие не совершает работу! Поэтому не может изменить кинетическую

Юрий Меликаев:
- Именно эта сила и совершает работу.
Свяжите систему кординат с автомобилем (пусть даже неинерциальная эта система) . Тогда сила трения раскручивает под собой земной шар.

Владимир Замятин:
- Как она может совершать работу, если действует на неподвижную точку?
Земной шар она действительно раскручивает, потому как пара сил трения обеспечивает перераспределение импульса между автомобилем и земным шаром.

Владимир, против этой логики можно привести сразу несколько возражений.

Первое. Колесо касается дороги не в одной точке. Оно сплющивается в месте касания, а дорога (слегка) прогибается. Собственно, ваш пример с танковой гусеницей показывает, что вы это прекрасно знаете.

Второе. Точка (а точне, точкИ - см. выше) зацепления колеса с дорогой не движется только в системе отсчета, связанной с Землей. Как хорошо известно, в этом процессе можно пренебречь участием Земли в законе сохранения (механической) энергии, но НЕЛЬЗЯ пренебречь е участием в законе сохранения импульса. Если же принять во внимание движение Земли в результате работы двигателя машины (скажем, рассматривать весь процесс в системе отсчета, связанной с положением машины в момент запуска двигателя) , то точка зацепления уже не будет иметь нулевую мгновенную скорость.

Третье. А кто сказал, что если мгновенная скорость какой-то точки в теле равна нулю, то приложенная к этой точке сила не может совершать работу? Посмотрим, к чему приводит такое предположение. На столе лежит кирпич, и я начинаю его толкать с некоторой силой. В первый момент кирпич неподвижен, следовательно (по-вашему! ) , приложенная к нему сила не может совершать работу. И, следовательно (по-вашему! ) , она не может изменить скорость тела. Следовательно (по-вашему! ) , кирпич вобще нельзя сдвинуть с места никакой силой.

Answer 2

Причиной является одна и та же сила - трение шины приводного колеса о дорожное покрытие.
Это в случае если автомобиль рассматривать как унитарное тело. Если автомобиль как систему рассматривать, то внутри него тоже есть куча подвижных частей, которые обладают и импульсом и энергией