磨擦力
两个互相接触的物体,当它们对运动或具有相对运动的趋势时,都会在接触面上形成制约相对运动或相对运动趋势的力。
形成的条件
①接触面粗糙
②接触且挤压
③接触面间有相对运动(或相对运动趋势)
方向
①静磨擦力的方向总跟接触面相切,并与相对运动趋势方向相反。
②滑动磨擦力的方向总跟接触面相切,并与相对运动方向相反。
注意
(1)“与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”。
滑动磨擦力方向可能与运动方向相同摩擦力做功的公式,可能与运动方向相反,可能与运动方向成一倾角。
(2)滑动磨擦力可能起动力作用,也可能起阻力作用。
磨擦力的大小
①静磨擦力
静磨擦力随拉力的变化而变化,但是F静=F。
当拉力减小到某一值时侯,物体就要滑动摩擦力做功的公式,此时静磨擦力达到最大值,我们把Fmax称为最大静磨擦力。
最大静磨擦力略小于滑动磨擦力。
静磨擦力的取值范围:0<f≤Fmax
②滑动磨擦力
当一个物体在另一个物体表面滑动时,会遭到另一个物体制约它滑动的力,这些力称作滑动磨擦力
方向:顺着接触面,而且跟物体的相对运动的方向相反。
大小:滑动磨擦力跟压力成反比,也就是两个物体表面间的垂直斥力成反比。
公式:F=μFN
μ叫动磨擦质数,它与互相接触的两个物体的材料有关,还与接触面的情况(粗糙程度等)有关。
注意
①FN表示两物体表面间的压力,性质上属于弹力,不是重力,更多的情况需结合运动情况与平衡条件加以确定。
②μ与接触面的材料、接触面的情况有关。
③滑动磨擦力大小,与相对运动的速率大小无关。
③滚动磨擦
一个物体在另一个物体表面上滚动时形成的磨擦。当压力相同时,滚动磨擦比滑动磨擦小好多。
磨擦力的疗效
总是制约物体间的相对运动(或相对运动趋势),但并不总是制约物体的运动,可能是动力,也可能是阻力。
说明:滑动磨擦力的大小与接触面的大小、物体运动的速率和加速度无关,只由动磨擦质数和正压力两个诱因决定,而动磨擦质数由两接触面材料的性质和粗糙程度有关。
静磨擦力做功的特征
1、静磨擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。
2、在静磨擦力做功的过程中,只有机械能的互相转移(静磨擦力起着传递机械能的作用),而没有机械能转化为其他方式的能。
3、相互作用的系统内,一对静磨擦力所做功的代数和总为零。
滑动磨擦力做功的特征
1、滑动磨擦力可以不做功
若相对运动的两物体之一对地面静止,则滑动磨擦力对该物体不做功。
2、滑动磨擦力可以做正功
如:客车车箱内放一木架,客车忽然加速,木架相对卡车向后滑动,但相对地面向前运动,则客车对木架的滑动磨擦力做正功。
3、滑动磨擦力可以做负功
如:客车车箱内放一木架,客车忽然加速,木架相对卡车向后滑动,但相对地面向前运动,则木架对客车的滑动磨擦力对客车做负功。
4、相互作用的系统内,一对滑动磨擦力所做的功总不为零,其绝对值恰等于滑动磨擦力与相对位移的乘积,即等于系统损失的机械能。
5、一对滑动磨擦力做功的过程中,能量的转化有两种情况:
一是互相磨擦的物体之间机械能的转移;
二是机械能转化为内能,转化为内能的量值等于滑动磨擦力与相对位移的乘积。
斜面上磨擦力做功的特征
模型:单个物体在斜面上滑动,不受其它外力作用时,滑动磨擦力做功Wf=-μGx(x为物体运动的水平位移)。
特征:
①一个物体在斜面上滑动;
②FN=mgcosα;
③摩擦力为阻力;
④摩擦阻力做功为Wf=-μGx(x为物体运动的水平位移);
⑤μ=h/X
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