摩擦力说明摩擦力与相互摩擦的物体有关,所以物理学中对摩擦力的描述并不一般化,也不像其他力那样精确。事实上,只有忽略摩擦力,人们才能得出力学中的基本规律。即便如此,摩擦也是世界上的事实。没有摩擦力,鞋带系不上,螺丝和钉子固定不了物体。摩擦力最大的区别就是静摩擦力和其他摩擦力的区别。有些人认为静摩擦力实际上不应该算作摩擦力。其他摩擦力与耗散有关:它降低了相互摩擦的物体的相对速度,并将机械能转化为热能。固体表面之间的摩擦可分为滑动摩擦、滚动摩擦、滚动摩擦和旋转摩擦。在工程中,人们使用润滑剂来减少摩擦。如果两个摩擦表面被一层液体隔开,它们之间会发生液体摩擦,如果液体分离不完全,也可能发生混合摩擦。气垫导轨靠气体摩擦工作。润滑剂和气垫导轨的工作原理是利用“液体或气体(即流体)摩擦代替固体摩擦”来工作。如果润滑剂、液体或气体沿固体表面流动,其流速会因摩擦而降低。固体表面的结构对这个摩擦力影响不大,最重要的是流体的截面积。原因是流体与固体的分界面上不仅有摩擦力,而且流体中不同层之间也有内摩擦,流体的速度随离固体表面的距离而变化。相对于流体运动的物体受到阻力。这个阻力与它的运动方向相反。在层流中,该阻力与其速度成正比,在湍流中,该阻力与其速度的平方成正比。有时一个物体既受阻力又受摩擦,例如汽车在行驶时既受空气阻力又受轮胎滚动摩擦。编辑这一段的介绍
摩擦力分析1)定义:当两个物体相互接触,即将或已经相对运动时。它将在接触面上产生一个阻碍相对运动的力。这个力叫做摩擦力。(2)物体间的摩擦必须满足以下三个条件:一是物体相互接触,受挤压,变形,有弹性;二是物体接触面粗糙;第三,物体之间有一种倾向或相对运动。1和摩擦力(1)是两个相互接触的物体。当它们相对运动时,接触面上会产生一个力来阻碍相对运动。这个力叫做摩擦力。(2)影响滑动摩擦的因素:接触表面的压力和粗糙度。接触面粗糙度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。2.摩擦分类(1)滑动摩擦:一个物体在另一个物体表面滑动时产生的摩擦力,摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。(2)滚动摩擦力:物体对在其表面滚动的物体产生的摩擦力。滚动摩擦比滑动摩擦小得多。(3)静摩擦力:一个物体有相对于另一个物体运动的趋势,但没有相对运动时产生的摩擦力随着推力的增大而增大,但不是无限增大。当推力超过最大静摩擦力时,物体就会运动。3、增加有益摩擦方法,粗糙接触面或增加压力。减少有害摩擦的方法有:(1)用滚动代替滑动;(因为滚动摩擦比滑动摩擦小得多)(2)使接触面更光滑,或者用油膜或气垫将相互摩擦的物体隔开;(3)降低压力例6。观察自行车。它在工作时,有些地方的摩擦是有益的,有些地方的摩擦是有害的。分别举一个自行车“有益”和“有害”摩擦力的例子,说明增加和减少摩擦力的方法。可以概括为:(1)“有利”摩擦:增加摩擦的方式是增加接触面的粗糙度;增加压力;变滚动为滑动。(2)“有害”摩擦:减少摩擦的方法:降低粗糙表面的粗糙度;减轻压力;变滑行为滚动;使物体的接触面稍微分开。编辑本段的滑动摩擦力
(1)定义:
滑动摩擦一个物体在另一个物体表面滑动时产生的摩擦力叫做滑动摩擦。(2)一个研究滑动摩擦力大小与哪些因素有关的实验:为什么在实验过程中要用弹簧秤拉一块木头做匀速直线运动?这是因为弹簧秤测量的是张力而不是摩擦力。当木块匀速直线运动时,木块在水平方向上的拉力和木块与木板之间的摩擦力是一对平衡力。根据两个力平衡的条件,拉力的大小应该等于摩擦力的大小。所以拉力是测出来的,也就是摩擦力是测出来的。大量实验表明,滑动摩擦只与压力和接触面的粗糙度有关。压力越大,滑动摩擦力越大;接触面越粗糙,滑动摩擦越大。(3)滑动摩擦是阻碍相互接触的物体之间相对运动的力,不一定是阻碍物体运动的力。也就是说,摩擦力不一定是阻力,也可能是使物体运动的动力。应该明确的是,“相对运动”的障碍是基于相互接触的物体。“对象运动”可以基于其他对象。比如实验中,在一块木头上放一个重物,用弹簧秤拉着木头做匀速直线运动时,由于木头的静态摩擦力,重物由静止变为随木头运动。具体情况是:木块在拉力作用下从静止状态向前运动时,重物会相对木块向后滑动,木块会给重物一个摩擦力,防止其向后滑动,这个摩擦力的方向是向前的。因此重物相对木块不滑动,此时的摩擦力为静摩擦力。(4)滑动摩擦力与物体的运动速度无关,与物体之间的接触面积无关。(5)研究实际问题时,为了简化,往往采用“理想化”。例如,如果一个物体放置在另一个物体的光滑表面上,这种“光滑”意味着如果两个物体相对移动,它们之间没有摩擦。编辑本段的静摩擦力
如果两个相互接触,相互挤压,但相对静止的物体,在外力作用下只有相对滑动的趋势,而没有发生相对滑动,则阻止其接触面之间相对滑动的力称为“静摩擦力”。大小:静摩擦力因外力而异,但有一个最大值,称为最大静摩擦力。最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。方向:与接触面相切,与相对运动趋势方向相反。编辑润滑这一段
在工程技术中,人们经常通过涂抹润滑剂来减少摩擦。研究这个问题的科学叫摩擦学,是机械制造中固体摩擦的一个分支。
工程中的摩擦分析:两个固体表面相互摩擦。如果两个固体表面的材料选择不当或者它们之间施加的压力非常大,那么固体摩擦就会造成磨损。如果不使用润滑剂或润滑剂失效,就会产生固体摩擦。混合摩擦会在润滑剂不足或运动初期出现。这时,摩擦表面的一些区域会直接接触。混合摩擦引起的磨损小于固体摩擦引起的磨损。长期运行中应避免混合摩擦,但在技术工程中往往是容忍的。液体摩擦如果两个运动表面之间有一层完整的润滑剂,那么它们之间的摩擦就是液体摩擦,两个运动表面并不直接接触。即便如此,运动表面和润滑剂分子之间的摩擦仍然会产生很小的磨损。在此部分编辑实体曲面之间的摩擦力。
固体表面之间的摩擦
摩擦漫画解释了产生摩擦的原因有两个:固体表面分子之间的相互吸引(粘合力)和它们之间粗糙的表面造成的相互卡住。滑动摩擦力F = μ*Fn滑动摩擦力总是小于最大静摩擦力。由垂直于摩擦面的压力Fn和滑动摩擦系数μ决定,与滑动面之间的相对速度和面积无关。摩擦系数由滑动表面的材料、粗糙度和(可能的)润滑剂决定。滚动摩擦如果物体在平面上滚动,就会受到滚动摩擦。如果一个滚动的物体与一个平面的摩擦力等于作用在该物体上的所有其他力的合力,那么它的运动就是纯滚动运动,其中没有滑动部分。滚动摩擦是物体滚动时接触面始终在变化的摩擦力。本质上是静摩擦力。接触面越软,形状变化越大,滚动摩擦越大。一般来说,物体之间的滚动摩擦要比滑动摩擦小得多。滚动轴承广泛应用于交通运输和机械制造行业,以减少摩擦。比如火车驱动轮的摩擦力就是推动火车前进的动力。从动轮上的静摩擦力就是阻碍列车前进的滚动摩擦力。滚动摩擦如果滚动运动和滑动运动同时存在,这种混合摩擦也叫滚动摩擦。旋转摩擦力球沿垂直于平面的轴旋转时产生的摩擦力称为旋转摩擦力,它与旋转运动的力矩T有关:N=frac{T}{F_N}incm编辑本段内摩擦。
牛顿第二定律证明了内部摩擦是由物质中原子或分子的相互运动引起的能量损失。外力引起的粒子在不同部位加速度的差异,可以引起内部(如液体)的相对运动。内摩擦的大小与物质的粘度有关。与固体表面的摩擦力不同,内耗可以用统计力学相当精确地计算出来。在力学中,人们在计算时通常会尽量忽略摩擦力造成的损失。在流体力学中,内耗是理论的内部部分,可以用Neville-Stokes方程计算。流变学是对复杂流体(如悬浮液或聚合物)的研究。这些液体中的内耗非常复杂,以至于线性的Nayville-Stokes方程不能用来描述它。编辑本段中关于摩擦本质的几个理论。
凹凸啮合理论是15世纪到18世纪科学家提出的关于摩擦本质的理论。啮合理论认为摩擦是由物体相互接触的粗糙表面引起的。当两个物体接触挤压时,接触面上的许多凹凸部分相互啮合。如果物体沿接触面滑动,两个接触面的凸起部分相互碰撞,产生断裂和磨损,形成运动的障碍。粘着理论是继凹凸啮合理论之后关于摩擦本质的理论。它最早是由英国学者德萨·佐利克于1734年提出的。他认为两种表面抛光的金属摩擦力会增大,这可以用两个物体表面接触时它们的分子引力增大来解释。自上世纪以来,随着工业和技术的发展,对摩擦理论的研究进一步深入,到上世纪中叶,一种新的摩擦与粘着理论诞生了。根据新的摩擦和粘附理论,无论两个表面多么光滑和粗糙,都有许多微小的突起。当这两个表面放在一起时,微小突起的顶部接触,并且在除了微小突起之外的接触表面之间存在10-8m或更大的间隙。这样,接触的微凸起的顶部承受接触表面上的法向压力。如果这个压力非常小,微凸起的顶部弹性变形;如果法向压力较大,超过某个值(每个凸点上约千分之几牛顿),超过材料的弹性极限,微凸点的顶部就会发生塑性变形,压成平顶。此时,两个相互接触的物体之间的距离会缩小到分子(原子)引力作用的范围,因此在两个紧压的接触面上会发生原子粘附。此时,为了使两个相互接触的表面相对滑动,必须对其中一个施加切向力,以克服分子(原子)之间的引力,切断实际接触区域产生的接触,从而产生摩擦力。通过不断的实验、分析和计算,发现上述两种理论提出的机构都可以产生摩擦,而粘着理论提出的机构比啮合理论更普遍。但在不同的材料中,两种机制的表现是有偏差的:金属材料,摩擦主要是粘着;对于木材,摩擦主要是啮合;事实上,摩擦的性质还没有定论,还在深入讨论中。