滑動磨擦力做功的特性及處理方式歸類剖析
一、對滑動磨擦力做功的理解磨擦力做功公式W=Ffx,其中的x是指物體相對地面的位移,此式只能用于估算恒定的滑動磨擦力做功,若滑動磨擦力是變力,則只能用此式做定性剖析。例1:一物體靜止在粗糙水平地面上,現用一大小為F1的水平拉力帶動物體滑動摩擦力與拉力,經過一段時間后其速率變為v。若將水平拉力的大小改為F2,物體從靜止開始經過同樣的時間后速率變為2v。對于上述2個過程,用WF1、WF2分...更多>>
兩個有相對滑動的物體間在接觸面上形成的妨礙它們相對滑動的力,此力就為滑動磨擦力。
一、滑動磨擦力的本質
對于生活中普遍存在的力——摩擦力,人們從很早就對其進行了研究,對于磨擦力的本質,存有不同的學說。
1、凹凸漸開線說
15-18世紀,科學家提出的一種關于磨擦本質的理論漸開線說覺得,磨擦是因相互接觸物體的表面粗糙不平而形成的。兩個物體接觸擠壓時,接觸面上的凸凹部份會互相漸開線。假如一個物體沿接觸面滑動,兩個接觸面的突起部份會相碰撞,形成破裂、磨損,從而產生對運動的阻擾。
2、黏附說
粘附說是繼凸凹漸開線說以后的一種關于磨擦本質的理論。最早由德國學者德薩左利厄斯于1734年提出,他覺得兩個表面拋得很光的金屬之間的磨擦力會減小,可用兩個物體表面充分接觸時分子引力減小解釋磨擦力。
二、滑動磨擦力估算
1、滑動磨擦力的形成條件:
①接觸面粗糙;
②兩個物體相互接觸且互相間有擠壓;
③物體間有相對運動。
2、滑動磨擦力的大小與方向:
①方向:總是跟接觸面相切,而且跟物體與相對運動方向相反。所謂相對滑動摩擦力與拉力,仍是以施加磨擦力的施力物體為參考系的。
②大小:滑動磨擦力f的大小跟正壓力成反比,即f=μN。μ為動磨擦質數:與接觸面的材料、粗糙程度有關。接觸面的粗糙程度及接觸面間的彈力有關。
③滑動磨擦力的大小比最大靜磨擦力fmax略小。一般的估算中可以覺得最大靜磨擦力等于滑動磨擦力。
3、影響滑動磨擦力大小的誘因:
①物體所受壓力大小。在接觸面粗糙程度相同時,所受壓力越大,滑動磨擦力越大。
②與物體接觸的面的粗糙程度(接觸面粗糙程度)。在物體所受壓力大小相同時,接觸面越粗糙,滑動磨擦力越大。
③滑動磨擦力的大小與接觸面面積無關。
④滑動磨擦力大小與物體運動速率無關。
三、影聲響磨擦質數的誘因
動磨擦質數μ實際上是一個被簡化的數學量,其與物體表面的粗糙程度不是簡單的線性關系。對于粗糙的表面,接觸面的凹與凸部份交錯契合會使μ減小;但對于光滑表面,因為實際接觸面積與接觸點間的粘附硬度增強,μ也會減小,出現“冷焊”現象。例如,在制做光學元件時,常常將兩塊光學鏡框的接觸面間打磨得十分光滑,使之直接接觸產生一個整體,在光學工藝上被叫做“光膠”,實際上不存在任何膠,只是借助了接觸面間的潔白度。
1、材料性質對動磨擦質數的影響
分子或原子結構相仿的材料互胺類較大,易發生粘著,造成動磨擦質數減小;而分子或原子結構差異大的材料互胺類小,不易發生粘著,則動磨擦質數通常比較小。例如,鋼鐵與鋼鐵、木材與木材相接觸的動磨擦質數會小于鋼鐵與木材。
2、溫度對動磨擦質數的影響
對于大多數金屬材料之間的磨擦而言,動磨擦質數隨氣溫下降而減少,極少數(例如金與金之間)會隨氣溫下降而下降;對于氣溫不敏感的材料(石墨),動磨擦質數幾乎與氣溫無關。同時,對于物體的相對運動速率造成氣溫的變化,也會使動磨擦質數發生改變。
磨擦力
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