摩擦力

摩擦力的概念

    摩擦力frictional force):两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或者具有相对运动趋势时,就会在接触面产生阻碍相对运动或者相对运动趋势的力。

摩擦力不一定是固体,可能是气体或者液体,比如火箭升空时,会受到空气的摩擦力。

 

    静摩擦力static frictional force):当两个接触的物体只有相对运动趋势,而没有相对运动时,产生的摩擦力叫静摩擦力。

 

    最大静摩擦力:当两个接触的物体的相对运动趋势达到临界时,静摩擦力达到最大值,当拉力(物体放在水平物体面上,水平拉动)超过这个值时,物体就会产生相对运动。这个最大值等于物体刚开始运动的拉力。

 

    滑动摩擦力sliding frictional force):当一个物体在另一个物体表面滑动时,所受的另一个物体阻碍它运动的力叫滑动摩擦力。

 

    滑动摩擦力大小:实验表面物体所受滑动摩擦力的大小与压力成正比,即 F=μ*N,其中μ为动摩擦因数

    可见,分析滑动摩擦力,首先要分析接触面的压力N

要点:

    ①摩擦力产生的前提是物体接触,同时还要有相互压力,并且有相对运动或者相对运动趋势,还有四个条件缺一不可

    ②两个物体的静摩擦力大小介于0和最大静摩擦力之间,具体的值等于相对运动方向上的拉力值

    滑动摩擦力只与压力和物体间的动摩擦系数有关,与外界拉力无关

    ④动摩擦因数与两个物体的材料和接触面的表面情况有关。

    ⑤摩擦力的方向与相对运动(或趋势)方向相反

    ⑥摩擦力是电磁相互作用的一种。

摩擦力的产生条件

    摩擦力的产生条件为:两物体直接接触、相互挤压、接触面粗糙、有相对运动或相对运动的趋势。这四个条件缺一不可,两物体间有弹力是这两物体间有摩擦力的必要条件而非充要条件。

    也就是说:没有弹力就不可能有摩擦力,但有弹力不一定就一定有摩擦力。

 

判断静摩擦和滑动摩擦

    很多时候,对于一道涉及摩擦力的综合力学题来说,我们无法根据题意立刻判断出是静摩擦还是滑动摩擦。

    首先假设是静摩擦,两者是整体,求整体的加速度。在用单独一个物体(往往是分析仅受摩擦力的物体)的最大静摩擦力(这个时候往往题目告知是滑动摩擦力),是否能够提供此加速度。

    1,如果可以,假设成立,两者之间是静摩擦力。

    2,如果假设不成立,则必然是滑动摩擦力。

摩擦力做功的特点

(一)静摩擦力做功的特点

    1.静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。

    2.在静摩擦力做功的过程中,只有机械能的相互转移(静摩擦力起着传递机械能的作用),而没有机械能转化为其他形式的能。

    3.相互作用的系统内,一对静摩擦力所做功的代数和总为零。 

(二)滑动摩擦力做功的特点

    1.滑动摩擦力可以不做功

    若相对运动的两物体之一对地面静止,则滑动摩擦力对该物体不做功。

    2.滑动摩擦力可以做正功

    如货车车厢内放一木箱,货车突然加速,木箱相对货车向后滑动,但相对地面向前运动,则货车对木箱的滑动摩擦力做正功。

    3.滑动摩擦力可以做负功

    上例中木箱对货车的滑动摩擦力对货车做负功。

    4. 相互作用的系统内,一对滑动摩擦力所做的功总不为零,其绝对值恰等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,即等于系统损失的机械能。

    5.一对滑动摩擦力做功的过程中,能量的转化有两种情况:一是相互摩擦的物体之间机械能的转移;二是机械能转化为内能,转化为内能的量值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积。

摩擦力的益处和坏处

    益处:没有摩擦力,世界是乱套的:一走路就摔跟头,汽车开不了,开起来的汽车无法刹车,螺丝钉和钉子无法固定物体……

    坏处:摩擦力会在系统中消耗机械能等,比如,汽车中传动齿轮之间的摩擦,火箭升空时和大气之间的摩擦,都会消耗机械能……

增大摩擦的方法

    比如增大滑动摩擦时,接触面的压力,或者增加接触面的粗糙程度,比如防滑轮胎。

减小摩擦的方法

    比如减小接触面的粗糙程度,比如加润滑油。比如吧滑动摩擦变成滚动摩擦。

注意:

        ①摩擦力可以与运动方向相同,也可以与运动方向相反。

②摩擦力可以作正功,也可以作负功,还可以不作功。

③摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。

④静止的物体可以受滑动摩擦力的作用,运动的物体可以受静摩擦力的作用。