1.7 滑動摩擦
當兩個相互接觸的物體有相對滑動或有相對滑動趨勢時,彼此間存在著阻礙滑動的機械作用,這種機械作用稱為滑動摩擦力,這種現象稱為滑動摩擦。
1.7.1 靜滑動摩擦力(簡稱靜摩擦力)
靜摩擦力是相互接觸的兩物體間具有相對滑動趨勢時的摩擦力。即是阻止物體相對滑動的切向約束反力,它的方向與物體相對滑動趨勢的方向相反,大小由平衡條件確定。但靜摩擦力F的大小是在一定的范圍內變化。即
0≤F≤Fm
這是與其他約束反力不同之處。
靜摩擦力Fm的大小由靜摩擦定律決定,即
Fm=fN
式中 f為靜摩擦系數,N為接觸處的法向反力的大小。靜摩擦力Fm存在于物體處于將動未動的臨界狀態(tài)。 .
1.7.2 動滑動摩擦力(簡稱動摩擦力)
動摩擦力F’是相互接觸的兩物體間,具有相對滑動時的摩擦力。它的方向與物體相對滑動方向相反,大小由動摩擦定律決定,即
F’=f’N
式中 f'為動摩擦系數,N為接觸處的法向反力的大小。一般情況下,系數f’略小于系 數f。
1.7.3 摩擦角與自鎖現象
當存在摩擦時,支承面對平衡物體的反力是包括法向反力N和靜摩擦力F,這兩個力的合力R稱為支承面對物體作用的全約束反力,簡稱全反力,
若作用于物體上的主動力的合力S,其作用線在摩擦角φm之外時,即θ>φm時(圖4—1—24a),則全反力R就不可能與S共線,從而它們不可能平衡,于是物體將發(fā)生滑動。反之,若主動力的合力S的作用線在摩擦角φm之內時,即口θ<φm時(圖4—1—24b),則無論主動力S多大,只要支承面不被壓壞,S總可以與R相平衡,因而物體將保持不動。這種只須主動力的合力作用線在摩擦角的范圍內,物體依靠摩擦總能靜止,而與主動力大小無關的現象稱為自鎖。顯然,若θ=φm (圖4—1—24c),則物體處于臨界平衡狀態(tài)。
1.7.4 考慮滑動摩擦時物體的平衡問題
求解有摩擦時物體的平衡問題與不計摩擦時物體的平衡問題二者之間有共同點,即作用在物體上的力系都要滿足力系的平衡條件。但考慮摩擦的平衡問題,也有其特殊點:
1.摩擦力的大小由平衡條件確定,同時應與摩擦力Fm。比較。若F≤Fm,則物體平衡;否則,物體不平衡。
2,在臨界狀態(tài)下,摩擦力為值Fm,且應該滿足Fm=fN的關系式。
3.由于摩擦力的大小在一定范圍內變化,即o≤F≤Fm,因此物體的平衡位置或物體所受的力也有一個范圍,稱為平衡范圍。為避免解不等式,往往假設物體處于臨界狀態(tài)。
4.摩擦力的方向總是與物體的相對滑動或相對滑動的趨勢方向相反。當物體尚未達到臨界狀態(tài)時,摩擦力是未知的,如其指向無法預先判斷,則可以假定;當物體到達臨界狀態(tài)時,其指向與相對滑動趨勢的方向相反,不能任意假定。
當兩個相互接觸的物體有相對滑動或有相對滑動趨勢時,彼此間存在著阻礙滑動的機械作用,這種機械作用稱為滑動摩擦力,這種現象稱為滑動摩擦。
1.7.1 靜滑動摩擦力(簡稱靜摩擦力)
靜摩擦力是相互接觸的兩物體間具有相對滑動趨勢時的摩擦力。即是阻止物體相對滑動的切向約束反力,它的方向與物體相對滑動趨勢的方向相反,大小由平衡條件確定。但靜摩擦力F的大小是在一定的范圍內變化。即
0≤F≤Fm
這是與其他約束反力不同之處。
靜摩擦力Fm的大小由靜摩擦定律決定,即
Fm=fN
式中 f為靜摩擦系數,N為接觸處的法向反力的大小。靜摩擦力Fm存在于物體處于將動未動的臨界狀態(tài)。 .
1.7.2 動滑動摩擦力(簡稱動摩擦力)
動摩擦力F’是相互接觸的兩物體間,具有相對滑動時的摩擦力。它的方向與物體相對滑動方向相反,大小由動摩擦定律決定,即
F’=f’N
式中 f'為動摩擦系數,N為接觸處的法向反力的大小。一般情況下,系數f’略小于系 數f。
1.7.3 摩擦角與自鎖現象
當存在摩擦時,支承面對平衡物體的反力是包括法向反力N和靜摩擦力F,這兩個力的合力R稱為支承面對物體作用的全約束反力,簡稱全反力,
若作用于物體上的主動力的合力S,其作用線在摩擦角φm之外時,即θ>φm時(圖4—1—24a),則全反力R就不可能與S共線,從而它們不可能平衡,于是物體將發(fā)生滑動。反之,若主動力的合力S的作用線在摩擦角φm之內時,即口θ<φm時(圖4—1—24b),則無論主動力S多大,只要支承面不被壓壞,S總可以與R相平衡,因而物體將保持不動。這種只須主動力的合力作用線在摩擦角的范圍內,物體依靠摩擦總能靜止,而與主動力大小無關的現象稱為自鎖。顯然,若θ=φm (圖4—1—24c),則物體處于臨界平衡狀態(tài)。
1.7.4 考慮滑動摩擦時物體的平衡問題
求解有摩擦時物體的平衡問題與不計摩擦時物體的平衡問題二者之間有共同點,即作用在物體上的力系都要滿足力系的平衡條件。但考慮摩擦的平衡問題,也有其特殊點:
1.摩擦力的大小由平衡條件確定,同時應與摩擦力Fm。比較。若F≤Fm,則物體平衡;否則,物體不平衡。
2,在臨界狀態(tài)下,摩擦力為值Fm,且應該滿足Fm=fN的關系式。
3.由于摩擦力的大小在一定范圍內變化,即o≤F≤Fm,因此物體的平衡位置或物體所受的力也有一個范圍,稱為平衡范圍。為避免解不等式,往往假設物體處于臨界狀態(tài)。
4.摩擦力的方向總是與物體的相對滑動或相對滑動的趨勢方向相反。當物體尚未達到臨界狀態(tài)時,摩擦力是未知的,如其指向無法預先判斷,則可以假定;當物體到達臨界狀態(tài)時,其指向與相對滑動趨勢的方向相反,不能任意假定。