滑动摩擦力

更新时间:2024-04-02 16:30

当两物体产生相对滑动(或有相对滑动趋势)时,则在接触间将产生阻碍物体滑动的力,这种力称为滑动摩擦力,简称摩擦力。摩擦力作用在物体的接触面上,其方向与滑动的方向(或相对滑动趋势的方向)相反。

产生条件

①两物体接触面粗糙

②两个物体互相间有挤压

③物体间有相对运动或有相对滑动趋势

大小

①接触面粗糙程度相同的情况下,滑动摩擦力的大小f跟正压力成正比:f=μN(μ为动摩擦因数

②物体所受压力相同情况下,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大

③滑动摩擦力的大小比最大静摩擦力fmax略小。通常的计算中可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

注:一定范围内滑动摩擦力与接触面积无关;滑动摩擦力和物体运动速度无关

方向

总是跟接触面相切,并且跟物体与相对运动方向相反。所谓相对,仍是以施加摩擦力的施力物体为参考系的。

分类

1、静滑动摩擦力

重为WA的物体放在粗糙的水平面上.通过绳索与托盘相连,固定面对物体A的约束反力有法向反力FN与切向静滑动摩擦力FS。

当盘中无砝码时(盘自重不计),由物块的平衡可知:FS=FT=W=0。逐渐增加盘中砝码的重量,但不超过某一极限值W0时,有Fs=W;当砝码重量达到极限值W0时,物块将处于临界平衡状态.即处于将要滑动但尚未滑动的平衡状态,这时静滑动摩擦力达到最大值FS=FSmax=W0,若再增加砝码的重量,摩擦力不再增加,物块开始滑动,从而失去平衡。由此可知:一方面,静摩擦力的数值随主动力的变化而改变,其方向与物体运动趋势的方向相反;另一方面,摩擦力的数值不随主动力的增大而无限增大,而是不能超过某一个极限值,这个极限值称为最大静摩擦力,记为FSmax。于是,静滑动摩擦力的取值范围是:

0≤Fs≤FSmax

最大静摩擦力的取值满足摩擦定律:临界平衡状态时,静摩擦力达到最大值,其大小与物体问的法向反力成正比,其方向与物体的滑动趋势方向相反。其数学表达式为:

FSmax=fs·FN

这是一个近似的实验定律,其中fs称为静滑动摩擦因素,它是反映摩擦表面物理性质的一个比例常数,其数值与相互接触物体的材料、接触表面的粗糙度、湿度、温度等因素有关,而与接触面面积的大小无关。

2、动滑动摩擦力

当物体已经滑动时,接触面上作用有阻碍相对滑动的动滑动摩擦力,在数值上它也与接触面的法向反力成正比,即:

F=f·FN

其中,f是动滑动摩擦因素。它除了与接触表面的物理性质有关外,还与物体的相对滑动速度有关,一般速度增大,f将略减小,且趋于一个极限值,而在工程应用中常把f作为常数。

性质

◆静滑动摩擦力FS 的方向与滑动趋势相反,大小由平衡条件确定;

◆静滑动摩擦力的大小是一个变值,即 0≤FS ≤Fmax (物体平衡范围);

◆只有当物体处于将动未动的平衡临界状态时,静动摩擦力FS 达到最大值,即FS =Fmax=f·FN

其中:

f — 静滑动摩擦系数无名数);

FN— 法向反力(一般也由平衡条件决定)。

动滑动摩擦力:当物体具有相对滑动时,产生的摩擦力,称为动滑动摩擦力。动滑动摩擦力一般用FD表示,FD=FN 其中:

FN— 法向反力;

f ' — 动滑动摩擦系数。

工程实际中,因为f '与f 相差不大,故认为f '≈f 。

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