摩擦力知識點

摩擦力概述摩擦力圖示摩擦力與相互摩擦的物體有關，因此物理學中對摩擦力所做出的描述不一般化，也不像對其它的力那么精確。沒有摩擦力的話鞋帶無法系緊，螺絲釘和釘子無法固定物體。摩擦力內(nèi)最大的區(qū)分是靜摩擦力與其它摩擦力之間的區(qū)別。有人認為靜摩擦力實際上不應該算作摩擦力。其它的摩擦力都與耗散有關：它使得相互摩擦的物體的相對速度降低，并將機械能轉(zhuǎn)化為熱能。固體表面之間的摩擦力分滑動摩擦、滾動摩擦、靜摩擦、滾壓摩擦和轉(zhuǎn)動摩擦。在工程技術中人們使用潤滑劑來降低摩擦。假如相互摩擦的兩個表面被一層液體隔離，那么它們之間可以產(chǎn)生液體摩擦，假如液體的隔離不徹底的話，那么也可能產(chǎn)生混合摩擦。氣墊導軌是利用氣體摩擦來工作的。潤滑劑和氣墊導軌的工作原理都是利用“用液體或氣體（即流體）摩擦來代替固體摩擦”來工作的。假如潤滑劑、液體或氣體沿一個固體表面流動，其流速會受摩擦力的影響而降低。固體表面的構(gòu)造對這個摩擦力的影響比較小，最主要的是流體的橫截面面積。其原因是不僅在流體與固體的交面有摩擦力，流體內(nèi)部不同的層之間也有內(nèi)部摩擦，流體離固體表面的距離不同，其流速也不同。一個相對于一個流體運動的物體受到阻力。這個阻力與它的運動方向相反。在層流的情況下這個阻力與它的速度成比例，在紊流中這個阻力與它的速度的平方成比例。有時一個物體同時受到阻力和摩擦力，比如一輛汽車在運動時既受到空氣的阻力也受到其輪胎的滾動摩擦。[1]（摩擦力有時能使物體運動，與阻力不同。）2簡介\o"編輯本段"編輯定義兩個互相接觸的物體有彈力，當它們要發(fā)生或有趨勢發(fā)生相對運動時，就會在接觸面上產(chǎn)生一種阻礙相對運動的力，這種力就叫做摩擦力。條件第一：物體間相互接觸；第二：物體間有相互擠壓作用；第三：物體接觸面粗糙；第四：物體間有相對運動趨勢或相對運動；2．摩擦分類（1）滑動摩擦：一個物體在另一個物體表面上滑動時產(chǎn)生的摩擦，此時摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反。影響滑動摩擦力大小的因素：壓力的大小和接觸面的粗糙程度。在接觸面的粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大；在壓力大小相同時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。（2）滾動摩擦：一個物體對在它表面上滾動的物體產(chǎn)生的摩擦，滾動摩擦比滑動摩擦小得多。（3）靜摩擦：一個物體相對于另一個物體來說，有相對運動趨勢，但沒有相對運動時產(chǎn)生的摩擦，它隨外力的變化而變化，當靜摩擦力增大到最大靜摩擦時，物體就會運動起來。3．增大有益摩擦的方法：（1）增大接觸面粗糙程度（2）增大壓力（3）化滾動摩擦為滑動摩擦4．減小有害摩擦的方法是：（1）用滾動代替滑動；（2）使接觸面分離【①加潤滑油。②在物體接觸面形成一層氣墊③磁懸浮】（3）減小壓力（4）減小物體接觸面粗糙程度歸納為：（1）“有利”摩擦：增大摩擦的方法：增加接觸面的粗糙程度；增大壓力；使?jié)L動變?yōu)榛瑒印＃?）“有害”摩擦：減小摩擦的方法：減少粗糙面的粗糙程度；減小壓力；變滑動為滾動；使物體接觸面稍稍分離。3分類\o"編輯本段"編輯滑動摩擦力定義：滑動摩擦力(1)當一個物體在另一個物體表面上滑動時，會受到另一個物體阻礙它滑動的力叫滑動摩擦力。(2)研究滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關系的實驗：實驗時為什么要用彈簧秤拉木塊做勻速直線運動?這是因為彈簧秤測出的是拉力大小而不是摩擦力大小。當木塊做勻速直線運動時,木塊水平方向受到的拉力和木板對木塊的摩擦力就是一對平衡力。根據(jù)二力平衡的條件，拉力大小應和摩擦力大小相等。所以測出了拉力大小也就是測出了摩擦力大小。大量實驗表明,滑動摩擦力的大小只跟接觸面所受的壓力大小、接觸面的粗糙程度相關。壓力越大，滑動摩擦力越大；接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大。(3)滑動摩擦力是阻礙相互接觸物體間相對運動的力，不一定是阻礙物體運動的力。即摩擦力不一定是阻力,它也可能是使物體運動的動力,要清楚阻礙“相對運動”是以相互接觸的物體作為參照物的?！拔矬w運動”可能是以其它物體作參照物的。如:生活中，傳送帶把貨物從低處送到高處，就是靠傳送帶對貨物斜向上的摩擦力實現(xiàn)的。(4)滑動摩擦力大小與物體運動的快慢無關，與物體間接觸面積大小無關[1]。(5)研究實際問題時,為了簡化往往采用“理想化”的做法，如某物體放在另一物體的光滑的表面上,這“光滑”就意味著兩個物體如果發(fā)生相對運動時，它們之間沒有摩擦。(6)滑動摩擦力的方向總是沿接觸面，并且與物體相對運動方向相反。(7)公式：F=μ×FNFN：正壓力（不一定等于施力物體的重力）μ：動摩擦因數(shù)(是數(shù)值，無單位）靜摩擦力若兩相互接觸且相互擠壓，而又相對靜止的物體，在外力作用下如只具有相對滑動趨勢，而又未發(fā)生相對滑動，則它們接觸面之間出現(xiàn)的阻礙發(fā)生相對滑動的力，謂之“靜摩擦力”。大小：靜摩擦力根據(jù)外力而變化，但有一個最大值，叫做最大靜摩擦力。最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力。方向：跟接觸面相切，跟相對運動趨勢方向相反。4潤滑\o"編輯本段"編輯在工程技術中人們往往通過施加潤滑劑的方法來減少摩擦，研究這個問題的科學稱為摩擦學，它是機械制造的一個分科學。固體摩擦工程中的摩擦力分析兩個固體面互相摩擦。假如兩個固體面的材料選擇不當或它們之間相互施加的壓力非常大的話，那么固體摩擦就會造成磨損。在不使用潤滑劑或潤滑劑失效的情況下會造成固體摩擦?；旌夏Σ猎跐櫥瑒┎粔蚧蜻\動的開始會出現(xiàn)混合摩擦。這時摩擦面部分地區(qū)會直接接觸?；旌夏Σ猎斐傻哪p比固體摩擦要小。在長時間運行的狀態(tài)下應該避免混合摩擦，但往往在技術工程中混合摩擦被容忍。液體摩擦假如兩個運動面之間有一層完整的潤滑劑的話，那么它們之間的摩擦是液體摩擦，兩個運動面不直接接觸。雖然如此通過運動面與潤滑劑的分子之間的摩擦依然會有很小的磨損。5固體摩擦\o"編輯本段"編輯固體表面之間的摩摩擦力漫畫解釋擦力的本質(zhì)有兩個：固體表面的分子之間相互的吸引力（膠力）和它們之間的表面粗糙所造成的互相之間的機械咬合?；瑒幽Σ亮=μ*Fn滑動摩擦力總是比最大靜摩擦力要小。它由垂直于摩擦面的壓力Fn和滑動摩擦系數(shù)μ決定，它與滑動面之間的相對速度和面積無關。摩擦系數(shù)由滑動面的物質(zhì)、粗糙度和（可能存在的）潤滑劑所決定。滾動摩擦力假如一個物體在一個平面上滾動的話，那么它會受到滾動摩擦。假如滾動的物體與平面之間的摩擦力等于施加于該物體上的其它所有力的合力的話，那么它的運動是一個純的滾動運動，其中沒有滑動的部分。滾動摩擦力，是物體滾動時，接觸面一直在變化著，物體所受的摩擦力。它實質(zhì)上是靜摩擦力。接觸面愈軟，形狀變化愈大，則滾動摩擦力就愈大。一般情況下，物體之間的滾動摩擦力遠小于滑動摩擦力。在交通運輸以及機械制造工業(yè)上廣泛應用滾動軸承，就是為了減少摩擦力。例如，火車的主動輪的摩擦力是推動火車前進的動力。而被動輪所受之靜摩擦則是阻礙火車前進的滾動摩擦力。滾壓摩擦力假如滾動運動和滑動運動同時存在，那么這種混合摩擦也被稱為滾壓摩擦。轉(zhuǎn)動摩擦力一個球沿其垂直于一個平面的軸轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的摩擦力被稱為轉(zhuǎn)動摩擦，它與轉(zhuǎn)動運動的力矩T有關：N=frac{T}{F_N}incm6內(nèi)部摩擦\o"編輯本段"編輯內(nèi)部摩擦是物質(zhì)內(nèi)部的原子或分子相互運動所造成的能量損失。由于外部力作用所造成的不同部位的粒子的加速度的不同可以造成（比如液體）內(nèi)部的相對運動。內(nèi)部摩擦的大小與物質(zhì)的粘性有關。不像固體表面的摩擦那樣含糊，內(nèi)部摩擦可以通過統(tǒng)計力學的方式相當精確地計算出來。在力學中一般人們在計算時盡量省略摩擦所造成的損失，在流體力學中內(nèi)部摩擦是理論中的一個內(nèi)在部分，它可以由奈維爾-史托克斯方程式來計算。流變學是研究復雜的流體（比如懸浮液或高分子化合物）的學科。在這些液體中的內(nèi)部摩擦非常復雜，線性的奈維爾-史托克斯方程式不能用來描寫它了。7凹凸嚙合說\o"編輯本段"編輯是從15世紀至18世紀，科學家們提出的一種關于摩擦力本質(zhì)的理論。嚙合說認為摩擦是由相互接觸的物體表面粗糙不平產(chǎn)生的。兩個物體接觸擠壓時，接觸面上很多凹凸部分就相互嚙合。如果一個物體沿接觸面滑動，兩個接觸面的凸起部分相互碰撞，產(chǎn)生斷裂、磨損，就形成了對運動的阻礙。8粘附說\o"編輯本段"編輯這是繼凹凸嚙合說之后的一種關于摩擦力本質(zhì)的理論。最早由英國學者德薩左利厄斯于1734年提出。他認為兩個表面拋得很光的金屬，摩擦力會增大，可以用兩個物體的表面充分接觸時，它們的分子引力將增大來解釋。上世紀以來，隨著工業(yè)和技術的發(fā)展，對摩擦理論的研究進一步深入，到上世紀中期，誕生了新的摩擦粘附論。新的摩擦粘附論認為，兩個相互接觸的表面，無論做得多么光滑，從原子尺度看，還是粗糙的，有許多微小的凸起，把這樣的兩個表面放在一起，微凸起的頂部發(fā)生接觸，微凸起之外的部分接觸面間有10^-8m或更大的間隙。這樣，接觸的微凸起的頂部承受了接觸面上的法向壓力。如果這個壓力很小，微凸起的頂部發(fā)生彈性形變；如果法向壓力較大，超過某一數(shù)值（每個凸起上約千分之幾牛頓），超過材料的