滑动摩擦所做的功通常会产生热量,因此做功过程中总能量由机械能转化为热能,有用功增量为负。
如果你看到这样的言论滑动摩擦力,他们想说的其实是:系统中存在滑动摩擦,那么如果滑动摩擦力做功,那么滑动摩擦力所做的有用功之和就是负值。
由于滑动摩擦肯定会产生热量,因此在计算整个系统的机械能守恒时,不能将一对滑动摩擦力计算为保守内力,而是必须扣除滑动摩擦力相应所做的无用功。
例如:光滑的地面上有一块足够大的固定木板。 木板上有一个小铁块物理资源网,有初速度。 小铁块与木板有相对滑动摩擦力。 从小铁块和大木板相互作用开始,整个系统的机械能只是小铁块的动能。 当最终达到平衡时,小铁块停留在木板上滑动摩擦力,动量守恒。 不过,此时小铁块与木板的动能之和小于之前小铁块的动能。 这个过程中,只有一对滑动摩擦力做功,滑动摩擦力做的功产生无用功。 因此,可以说一对滑动摩擦力所做的功的代数和为负值。 当然,如果算上产生热量的无用功,那么总的功就是0,但是我们在计算的时候并没有计算出产生热量的那部分功。
这个例子可以直接代表数据。 假设木板和小铁块的质量均为m,小铁块的初速度为v,则
初始动能
E1=1/2*m*v^2;
达到平衡时,速度减半,系统的动能
E2=1/2*2m*(v/2)^2=1/4*m*v^2;
显然,系统的动能变为原来的一半,并且在这个过程中一半的动能转化为热能。