理论教育 滑动摩擦力的表现与应用

滑动摩擦力的表现与应用

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:这表明物体在接触处除了有法向约束反力FN外,必定还有一个阻碍物体沿水平方向滑动的摩擦力Ff,称为静摩擦力。图3-46滑动摩擦但是,静摩擦力Ff并不会随主动力的增大而无限制地增大,当水平拉力FT达到一定限度时,物体处于即将滑动而未滑动的临界平衡状态。这时接触物体之间仍有阻碍物体相对滑动的摩擦力,称为动摩擦力,用F′f表示。其中,量纲为1的系数f称为动摩擦因数。

滑动摩擦力的表现与应用

当两物体接触面间有相对滑动或有相对滑动趋势时,沿接触处,公切面上彼此作用着阻碍相对滑动的力,称为滑动摩擦力,简称摩擦力。这种摩擦即为滑动摩擦。当物体之间仅出现相对滑动趋势而尚未发生运动时的摩擦称为静滑动摩擦,简称静摩擦;而已发生相对滑动的物体间的摩擦称为动滑动摩擦,简称动摩擦。

1.静滑动摩擦

图3-46所示一重为W的物体放在粗糙的水平支承面上,受水平拉力FT的作用,当拉力FT由零逐渐增大而不超过某一定值时,物体仅有相对滑动趋势而仍保持静止状态。这表明物体在接触处除了有法向约束反力FN外,必定还有一个阻碍物体沿水平方向滑动的摩擦力Ff,称为静摩擦力。由平衡方程∑Fx=0,FT-Ff=0,解得Ff=FT。可见,静摩擦力Ff随主动力FT的变化而变化。

图3-46 滑动摩擦

但是,静摩擦力Ff并不会随主动力的增大而无限制地增大,当水平拉力FT达到一定限度时,物体处于即将滑动而未滑动的临界平衡状态。在临界平衡状态下,静摩擦力达到最大值,称为最大静摩擦力,用Ffmax表示。所以静摩擦力的大小介于零和最大静摩擦力Ffmax之间,即

大量实验表明,最大静摩擦力与许多因素有关,其大小约为(www.daowen.com)

即最大静摩擦力的大小与接触面之间的法向约束反力(即正压力)成正比。式(3-21)称为静摩擦定律或库仑摩擦定律。其中,fs量纲为1的比例系数,称为静摩擦因数,其大小与接触物体的材料和接触面状况(如粗糙度、湿度、温度等)有关,由实验测定。常用材料的静摩擦因数可由《机械工程手册》查得。

2.动滑动摩擦

实验表明,在图3-47所示的情形下,若水平拉力FT的大小超过Ffmax,则物体开始滑动。这时接触物体之间仍有阻碍物体相对滑动的摩擦力,称为动摩擦力,用F′f表示。动摩擦力的大小与两接触物体间的正压力成正比,即

式(3-22)称为动摩擦定律。其中,量纲为1的系数f称为动摩擦因数。当两物体的相对滑动速度不大时,近似认为动摩擦因数只与接触物体的材料以及接触面状况有关,即动摩擦力F′f将不受主动力FT的影响。

由静摩擦因数fs和动摩擦因数f的实验数据可知,一般情况下fs稍大于f,这就说明了为什么使物体从静止开始滑动较费力,一旦滑动起来,维持物体滑动就比较省力。工程上,当精度要求不高时,常近似地取f=fs

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