¿Cómo puede funcionar la fricción estática?

Creo que estás confundido acerca de lo que$d$se supone que significa en la ecuación$W=F\cdot d.$Parece que tienes la impresión de que$d$es la distancia que se mueve el objeto sobre el que se actúa en relación con el objeto que proporciona la fuerza. Pero este no es el significado correcto de$d$en la ecuación y lo sabes.

Imagínese si la caja del automóvil estuviera frente al camión y el camión empujara la caja. Entonces creo que no tendría ningún problema en decir que el camión está trabajando en la caja aunque no haya cambios en la distancia relativa entre el camión y la caja.

Ahora, la situación en tu pregunta es básicamente la misma que esta, excepto que la fuerza actúa en el fondo de la caja en lugar de en el costado, y la fuerza se debe a la fricción en lugar de a una fuerza normal. Pero ninguna de estas diferencias debería cambiar la cantidad de trabajo que se realiza.

Dicho esto, tendría un punto válido si el problema fuera por el trabajo realizado en el marco del automóvil. En ese marco, la caja no se mueve (suponiendo que el coeficiente de fricción estática sea suficientemente grande), de modo que$d$realmente es cero. Por lo tanto, no se realiza ningún trabajo en este marco.

Sin fricción entre la caja y la plataforma del camión, la caja permanecería en reposo en el marco de referencia del camino, mientras el camión acelera alejándose por el camino.

La caja se mueve en el marco de referencia del camino, debido a la fuerza de fricción que actúa sobre ella.

Entonces, el trabajo realizado sobre la caja, en el marco de referencia de la carretera, es la fuerza de fricción multiplicada por la distancia que ha recorrido la caja en el marco de referencia de la carretera (que podría ser menor que la distancia que ha viajado el camión).

Por definición, el trabajo realizado por una fuerza es$W = F\cdot d$Entonces, ¿cómo puede funcionar la fricción estática?

¿Puede esta fuerza mover el cuerpo una distancia de$75~\text{m}$?

La fricción hace un trabajo negativo en el camión, lo frena y no lo mueve hacia adelante.

Lo que hace un trabajo positivo en el camión, lo acelera y lo hace traducir$75~\text{m}$es el motor del camión.

El cajón de 80 kg realiza un trabajo negativo sobre él, porque se opone al camión que intenta empujarlo hacia adelante y actúa sobre una distancia de 75 m.

sabiendo que en$75~\text{m}$del espacio , alcanza la velocidad de$72~\text{Km/h}$, puede encontrar la aceleración de la caja/camión. Usando el peso de la caja y los coeficientes de fricción, puedes averiguar el trabajo negativo realizado por la caja sobre el camión, restando energía y desacelerándolo.

La fricción estática bloquea la caja al camión y evita que se deslice hacia atrás y fuera de la caja del camión.

sí, este es el trabajo realizado por la fuerza de fricción en el camión, no en la caja. Necesito entender el trabajo realizado por la fuerza de fricción sobre la caja . – mech.eng

Como dije, la fricción simplemente bloquea la caja, es una interfaz , como el embrague de un automóvil. La cantidad de trabajo positivo sobre la caja es igual a la cantidad de trabajo negativo$-W = +W$en el camión Pero el trabajo en la caja en realidad lo hace el motor del camión.

La flecha negra a la derecha muestra el camión tirando de la caja (gracias a la fricción) acelerándola hasta$v=20m/s$y por lo tanto darle$W = E =16,000J$. Espero que esté claro ahora.

no lo hace El trabajo lo realiza la fuerza activa (por ejemplo, un ser humano que intenta tirar de un toro). Este trabajo se convierte en energía de fricción (p. ej., superficies b/w generadas por calor)

La fricción estática no produce ni consume trabajo en la mayoría de las veces. Por ejemplo, para un cuerpo sólido que rueda sin deslizarse, la velocidad del punto base$A$es$\vec v_a = \vec v_{cm} + \vec v_{tangential} \Rightarrow v_a = v_{cm} - \omega R = \omega R - \omega R =0$lo que implica que$x_a = 0$. La fricción estática es una fuerza que actúa sobre$A$entonces$W_T = T x_a = 0$

Pero cuando el objeto se desliza, la fuerza de fricción es constante e igual a$T = \mu N$y es siempre opuesta a la velocidad del cuerpo. Por lo que entonces$W_T = - Ts$dónde$s$es el espacio total recorrido por el cuerpo.