摩擦有三种类型:静摩擦、滑动摩擦和滚动摩擦。
滑动摩擦:当相互接触的两个物体相对滑动时,接触面上会形成阻碍相对运动的力,称为滑动摩擦。
静摩擦力:当相互接触的两个物体有相对滑动倾向时摩擦力与拉力大小相等,接触面上会形成阻碍相对运动的力,称为静摩擦力。
滚动摩擦的定义不需要背,但必须记住一件事:滚动摩擦比滑动摩擦小得多。
摩擦方向:与相对运动方向或相对运动趋势相反的方向。 滑动摩擦的方向与相对运动的方向相反,静摩擦的方向与相对运动的方向相反。
【注】相对运动是指两个相互接触的物体之间的相对滑动,如右侧传送带上物体的运动:
物体A通过绳子固定在墙上,与地面相对静止。 但传送带向右移动,因此物体 A 相对传送带向左移动,物体 A 受到向右的摩擦。
摩擦力形成的条件:
①接触和压力(压力属于弹性)
②有相对运动或相对运动趋势
③接触面不光滑
注意:“光滑”在物理学中的意思是绝对光滑,没有摩擦!
在“研究影响摩擦力大小的原因”的实验中,必须使用弹簧测功机以恒定的速度驱动铁块。 因为弹簧测力计检测到的似乎是铁块上的拉力,只有当铁块以恒定速度驱动时,铁块上的力是平衡的,拉力等于摩擦力。 如果铁块快速移动和缓慢移动,木块的摩擦力将保持不变摩擦力与拉力大小相等,但此时铁块上的受力不平衡,拉力不等于摩擦力,因此没有用处来测量它。
滑动摩擦的影响因素:压力、接触面粗糙度。
事实上,滑动摩擦力有一个公式:Ff=FN·μ
Ff代表摩擦力,FN代表压力,μ称为动摩擦素数,代表接触表面的粗糙度。 压力除以接触表面的粗糙度就是摩擦力。
【注意】静摩擦力不是由压力和粗糙度决定的! 它是由两种力的平衡决定的。 如图所示:
如上图所示,当人推石头时,石头在水平方向受到两个力:推力和摩擦力。
如果人用10N的力推动石头,则石头受到10N的静摩擦力;
如果人用20N的力推动石头,则石头受到20N的静摩擦力;
如果人用50N的力推动一块石头,石头就会受到50N的静摩擦力。
直至岩石滑动,静摩擦力的大小仍等于推力。
Ff通常用来表示摩擦力,也可以用f表示。
增加滑动摩擦力的方法:
①增加压力
② 增加接触面的粗糙度
减少滑动摩擦的方法:
①减轻压力
②降低接触面的粗糙度
③将滑动改为滚动
④接触面的分离(如:润滑油、气垫船、空气轴承)
除了减少摩擦之外,还有两种减少摩擦的方法。
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力分析,简单来说就是分析物体的受力。
从现在开始,物体所受的所有力都集中在重心处。
目前我已经学会了三种力:重力、弹力、摩擦力。 力分析就是找出这三个力是否存在,以及这三个力的大小、方向、作用点。 分析的顺序也是重力→弹力→摩擦力。 因为重力必须存在,而弹力是形成摩擦力的条件,没有弹力就不可能有摩擦力。
方法:
①先引出重力;
② 查明该物体是否与其他物体接触。 如果没有接触,则仅受重力影响。 如果有接触,则根据弹力形成的条件或两力的平衡来判断是否有弹力。
③如果没有弹性,就一定没有摩擦力。 如果有弹性,则检查接触面是否光滑,是否有相对移动,或是否有相对移动的趋势。 如果不平滑,就会有相对运动(或趋势),就会有摩擦。
例如下面的问题:
盒子被向右拉,在地面上以匀速直线向右移动。 画出作用在物体上的力。
①首先必须有重力,所以先画重力:
② 然后找到接触面。 盒子放置在地面上,与地面接触,并由地面支撑。 而且,袋子没有垂直运动,所以支撑力和重力是平衡的,大小相等:
③ 该接触面上有弹力,有相对运动,因此该面上有滑动摩擦。 盒子向右移动,因此摩擦力向左。 由于袋子以匀速直线运动,因此摩擦力和拉力两个力是平衡的并且大小相等:
至此,应力分析完成。