摩擦力對(duì)物體做功是相對(duì)位移而不是絕對(duì)位移。
例如,一個(gè)木塊放在粗糙的地面上,受到一個(gè)力F的作用。如果力F的方向與木塊和地面之間的摩擦力方向相同,那么摩擦力就會(huì)阻礙木塊在地面上滑動(dòng)。但是,由于力F的作用,木塊會(huì)相對(duì)于地面滑動(dòng)一段距離。這個(gè)位移是力F的作用距離,而不是摩擦力的作用距離。
因此,在計(jì)算摩擦力對(duì)物體做功時(shí),需要使用相對(duì)位移。也就是說(shuō),需要將木塊滑動(dòng)過(guò)的距離作為位移,而不是摩擦力作用在地面上所移動(dòng)的距離。
此外,滑動(dòng)摩擦力做功也包括靜摩擦力做功,因?yàn)橹灰邢鄬?duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),就會(huì)產(chǎn)生靜摩擦力,此時(shí)靜摩擦力對(duì)物體同樣做了功。同時(shí)滑動(dòng)摩擦力也可以做正功和負(fù)功,這取決于力和位移的方向關(guān)系。
摩擦力對(duì)物體做功通常是按照相對(duì)位移來(lái)計(jì)算的,而不是絕對(duì)位移。例如,一個(gè)物體在粗糙表面上滑動(dòng),受到摩擦力的作用。摩擦力對(duì)物體做功時(shí),位移是相對(duì)的,即相對(duì)于接觸面(摩擦力發(fā)生作用的表面)的位移。
下面是一個(gè)具體的例題:
題目:一個(gè)質(zhì)量為m的物體在粗糙的水平面上滑動(dòng)。水平面的長(zhǎng)度為L(zhǎng)。物體與地面之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為μ。求摩擦力對(duì)物體做的功。
解析:
首先,我們需要找到摩擦力F和物體在摩擦力作用下的位移s。由于摩擦力對(duì)物體做功是按照相對(duì)位移來(lái)計(jì)算的,所以s應(yīng)該是物體相對(duì)地面的位移。
已知:
質(zhì)量:m
地面長(zhǎng)度:L
摩擦系數(shù):μ
初始速度:無(wú)
根據(jù)摩擦力公式 F = μF(N),其中F(N)是物體與地面的摩擦力,可計(jì)算摩擦力的大小:F = μmg
物體在摩擦力作用下,相對(duì)于地面的位移為L(zhǎng)。這是因?yàn)槲矬w是從這一位置開(kāi)始滑動(dòng)的,而不是從靜止開(kāi)始移動(dòng)到L的位置。所以,摩擦力對(duì)物體做的功為:
W = -F × s = -μmg × L
所以,摩擦力對(duì)物體做了-μmgL的功。這個(gè)結(jié)果說(shuō)明,摩擦力對(duì)物體做功時(shí),位移是相對(duì)的,而不是絕對(duì)的。