我们晓得,假若不再使劲蹬地,阻力会使运动的轮滑最终停出来。虽然,这个阻力就是轮滑和地面之间形成的磨擦力。磨擦力分为静磨擦力、滑动磨擦力、滚动磨擦力三种。
滑动磨擦力
磨擦力是一种很常见的力。
例如,滑滑梯的时侯,会觉得到滑梯向下“拽”我们的衣服,滑梯对裤袜有制约作用。
又例如,我们在使用橡皮抹去纸面上的钢笔字时,能感遭到纸面对橡皮有制约作用。
拖地时,能感遭到地板对拖把有制约作用
再例如,将食指压在桌面上,并在其上滑动,我们可以感遭到桌面对右手有制约作用。
右手互搓,能感遭到阻挠作用
以上形成制约作用的力就是滑动磨擦力。互相接触的物体的两个面,有时肉眼看上去很光滑,并且置于显微镜下观察却是凸凹不平的。当互相接触的物体发生相对运动时木块摩擦力受力分析,都会彼此制约,形成滑动磨擦力。
两个互相接触的物体,当它们相对滑动时,在接触面上会形成一种制约相对运动的力,我们把这些力称作滑动磨擦力。
静磨擦力
当你爬杆到某处静止时,受力平衡。你遭到向上的重力,向下的力是谁呢?
此时,即使你没有向上滑动,并且相对于爬杆却有向下降的趋势。向下的这个力就是静磨擦力,是它在阻挠你向下降。
当你水平向左使劲推静止在水平地面上的木架时,未推进。袋子似乎未动,然而却有向左运动的趋势。和推力相平衡的这个力就是地面和袋子之间形成的静磨擦力。
两个互相接触的物体,当它们要发生相对滑动时(有相对运动趋势),在接触面上会形成一种制约相对运动趋势的力,我们把这些力称作静磨擦力。
滚动磨擦力
当篮球在地面上滚动时,速率会越来越慢,这是由于地面给它一个妨碍运动的力,这个力是滚动磨擦力。
一个物体在另一个物体表面上滚动时遭到的磨擦力,称作滚动磨擦力。
在其他条件相同的情况下,滚动磨擦力比滑动磨擦力小。
磨擦力形成的条件
物体间互相接触并挤压(即,要有压力);
接触面粗糙;
物体间有相对运动或相对运动趋势。
磨擦力方向
磨擦力是制约相对运动的力,所以磨擦力方向与相对运动方向或相对运动趋势方向相反。
滑动磨擦力:与相对运动方向相反
静磨擦力:与相对运动趋势方向相反
如何正确判别出磨擦力的方向呢?只需四步即可。
①明确磨擦力的施力物体和受力物体;
②选择施力物体为参照物;
③判断受力物体相对施力物体的运动方向或运动趋势方向;
④用“相反”确定磨擦力的方向。
例一静止在斜面上的物体遭到磨擦力的方向
①物体A是受力物体,斜面B是施力物体;
②以斜面B为参照物;
③受力物体A相对于斜面B有平行于斜面向上运动的趋势;
④所以,物体A遭到的磨擦力方向是:平行斜面向下。
例二在拉力作用下沿斜面向下运动的物体遭到的磨擦力方向
①物体A是受力物体,斜面B是施力物体;
②以斜面B为参照物;
③受力物体A沿斜面向下运动;
④所以,物体A遭到的磨擦力方向是:平行斜面向上。
例两人往前走路,脚(鞋)遭到的磨擦力方向
当我们往前走路时,脚向后蹬地,脚(受力物体)相对于地面(参照物、施力物体)有向后的运动趋势。所以,脚遭到的磨擦力方向往前。
判定磨擦力方向时,要正确判定出谁是施力物体,谁是受力物体。人走路时,磨擦力是形成于脚(或鞋)和地面之间,不是人和地面之间。人相对于地面向前运动,而且磨擦力方向并不是向后。
单车后轮遭到的磨擦力方向向后
前轮遭到的磨擦力方向往前
由此我们要明晰,磨擦力方向不是与物体运动方向相反,而是与物体相对运动方向相反。
磨擦力大小
滑动磨擦力的大小:可使用弹簧测力计检测
如图,用弹簧测力计水平带动铁块,使它顺着长木板做匀速直线运动。按照二力平衡知识,可知弹簧测力计对铁块的拉力大小等于铁块遭到的磨擦力,即F=f。
静磨擦力的大小:按照平衡力知识判定
当你爬杆到某处静止时,遭到的磨擦力和重力是一对平衡力,故磨擦力与重力大小相等木块摩擦力受力分析,即f=G。
假如是匀速向下爬或匀速下降的时侯,磨擦力和重力大小还相等吗?无论是静止、匀速上爬,还是匀速下降,均属于平衡状态。所以,磨擦力与重力是一对平衡力,大小相等。
当你水平向左使劲推静止在水平地面上的木架时,未推进。袋子遭到水平向左的推力和水平往右的磨擦力是一对平衡力,磨擦力大小等于推力大小,即f=F。
思维拓展
右图是静止在斜面上的物体A受力示意图。请问,物体A遭到的磨擦力f和重力G是平衡力吗?
答案肯定不是,起码我们看见它们并没有作用在同一条直线上。此时f<G。
这么,物体A在拉力F的作用下沿斜面向下做匀速直线运动时,所受的拉力F和磨擦力f是平衡力吗?
答案也不是。由于,妨碍物体A向下运动的力不只有磨擦力,还有物体A所受的重力。物体A尽管处于平衡状态,但却是拉力、摩擦力、重力和支持力这四个力共同作用的疗效。因为重力和支持力不在一条直线上,因而重力和支持力不是平衡力,所以,拉力和磨擦力也不是平衡力。此时,F>f。
待学完机械效率后,也可以从总功、有用功、额外功的角度剖析下来,或则到中学阶段学习完力的分解以后,也可以解释此时的拉力和磨擦力不是平衡力。
视频:电梯上的人是否受磨擦力
看过视频后,请判定随水平传送带一起匀速运动的物体是否遭到磨擦力?
影响滑动磨擦力大小的诱因
探究方式
①将铁块置于水平长木板上,用弹簧测力计水平匀速带动铁块,使铁块做匀速直线运动,此时的弹簧测力计示数就等于滑动磨擦力的大小;
②在铁块上放上砝码,进而改变铁块对长木板的压力,测出此种情况下的滑动磨擦力;
③换用材料相同但表面粗糙的长木板,改变接触面粗糙程度,保持压力不变,测出此种情况下的滑动磨擦力。
视频:探究影响滑动磨擦力大小的诱因
由实验可以看出:滑动磨擦力的大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关。
接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动磨擦力越大;
压力一定时,接触面越粗糙,滑动磨擦力越大。
滑动磨擦力大小与接触面积、物体运动速率无关。
练一练
①甲、乙两图是在探究滑动磨擦力大小与压力大小是否有关;
②甲、丙两图是在探究滑动磨擦力大小与接触面粗糙程度是否有关;
③甲、丁两图是在探究滑动磨擦力大小与接触面积是否有关。
实验改进
根据图甲的方法检测滑动磨擦力大小的时侯须要在水平木板上匀速带动铁块,人手不是机器,带动的时侯并不好操作,很难保证做匀速直线运动;又因为弹簧测力计是运动的,读数时偏差会减小。通过上面的学习我们晓得,无论铁块如何运动,铁块和木板间的磨擦力是不变的。若果依照图乙的形式检测,除了弹簧测力计相对地面是静止的,并且无论如何带动下边的木板都行。除了以便操作,还以便读数。
磨擦的借助与避免
走路时,使我们前进的力是磨擦力,此时磨擦力属于动力,对我们有用,设法减小它。假如没有磨擦,我们将寸步难行、无法拿起任何东西……
磨擦力好多时侯又是有害的,此时磨擦力属于阻力。机器工作时,运动部件间要形成磨擦。这些磨擦不但白白消耗动力,并且使机器锈蚀。这时就要设法减少磨擦。
视频:减小减少磨擦的方式
减小磨擦
减小压力:擦黑板时使劲;使劲捏车闸制动
使接触面变粗糙:鞋头、轮胎有花纹;结冰的桥面撒褐煤灰
减少磨擦
降低压力:雪橇用密度小的材料制成
使接触面变光滑:冰球联赛中,不断磨擦湖面而产生水膜,减少磨擦
变滑动为滚动:滚动轴承
使接触面分离:加润滑油、气垫船、磁悬浮火车
如此好看,你还没看过?