什么是摩擦力?摩擦力
任何表面在相对意义上看来都可能是光滑的。一张木桌在我们看来可能很光滑,但如果用“蚂蚁”的视角看它,你会发现它的表面布满了许多凹痕。因此,没有任何表面可以理想地产生完美的光滑。
与所有表面相关的相对粗糙度都具有与直接接触的另一个表面发展某种联锁性质的倾向。只要表面是静止的,联锁不产生任何反应,但当表面在相反的方向上移动或倾向于滑动时,联锁特性变得活跃,并与表面的运动相反。
运动表面滑动或摩擦另一个表面之间产生的反作用力实际上是摩擦力,也称为简单的摩擦力。
这些摩擦可分为静摩擦和动摩擦。
让我们通过研究摩擦力来进一步了解摩擦力是什么。
摩擦力的类型
- 静态摩擦:如上所述,静止或无运动的两个接触表面可能存在静摩擦。
- 动态摩擦相反,动摩擦可以理解为运动中经过表面的摩擦。动摩擦又称动摩擦。
- 限制摩擦:想象一个位于表面上的物体。对身体的随意推动可能不会对身体的位置产生任何运动或位移,尽管施加的力很小。这可能是由于摩擦力阻碍或限制了物体的前进。
分析表明,摩擦力成功地抵消或平衡了外力,因此可以假定摩擦力等于或大于作用在物体上的外力。
可以进一步证明,即使施加的力稍微增加,也不能使物体移动,这证明摩擦力也成比例地增加,进一步成功地保持了平衡条件。
上述考虑证明了摩擦力是自调节的,并通过相反大小的摩擦力有效地平衡了不同的外力。然而,当施加的力超过某一极限时,当物体最终开始运动时,摩擦力就不能保持平衡。
这个极限刚好打破了最大摩擦力并开始物体滑动,这个极限被称为极限摩擦力。
可以考虑到,当施加在物体上的力小于极限摩擦时,物体可能受到静摩擦的影响,其大小可能高于零和极限摩擦。
摩擦定律
伟大的研究者Coulomb教授在做了一些彻底的评估后,推断出了一些静态和动态摩擦的定律,如下:
静摩擦定律
- 静摩擦是一种摩擦力,它的作用方向总是与物体在没有摩擦力时的运动方向相反。
- 静摩擦力的大小恰好等于使物体运动的外力。
- 极限摩擦力与所涉及表面之间的正常反应之间的比率保持在一个恒定的水平。
因此,F/R = Constant
式中F =极限摩擦,R =正常反应。
- 常数的面积对摩擦力没有任何影响,因此与摩擦力无关。
- 摩擦力受表面粗糙度的影响。
动摩擦定律
- 它是一种与物体运动方向相反的力。
- 动摩擦力和垂直于表面的反作用的比率保持恒定的比例;然而,它可能比静摩擦小一些。
- 在合理的速度下,动摩擦力可能保持不变,但随着速度的增加,动摩擦力会减小。
摩擦力角是多少?
参考图中所示,假设一个重物W停在斜面上。在下列力的作用下,重物处于平衡位置:
物体在平面上垂直的重量。
沿平面向上的摩擦力F,
垂直于平面的正常反应R。
现在假设,如果倾斜角Ɵ被轻轻倾斜以增加它,身体在某一点可能会开始沿着平面向下移动。这个开始物体滑动的摩擦角叫做倾斜角。
摩擦系数
发生在两个物体表面之间的正常反作用力和极限力的比值称为摩擦系数,用µ表示,表示为:
µ= tan Φ = F/R,
或,F =µR,
式中,µ=摩擦系数,
Φ =摩擦角,
F =最大摩擦力,
R =两个物体之间的正常反应。