摩擦力
兩個相互接觸的物體,當它們對運動或具有相對運動的趨勢時,就會在接觸面上產生阻礙相對運動或相對運動趨勢的力。
產生的條件
①接觸面粗糙
②接觸且擠壓
③接觸面間有相對運動(或相對運動趨勢)
方向
①靜摩擦力的方向總跟接觸面相切,並與相對運動趨勢方向相反。
②滑動摩擦力的方向總跟接觸面相切,並與相對運動方向相反。
注意
(1)「與相對運動方向相反」不能等同於「與運動方向相反」。
滑動摩擦力方向可能與運動方向相同,可能與運動方向相反,可能與運動方向成一夾角。
(2)滑動摩擦力可能起動力作用,也可能起阻力作用。
摩擦力的大小
①靜摩擦力
靜摩擦力隨拉力的變化而變化,並且F靜=F。
當拉力增大到某一值時候,物體就要滑動,此時靜摩擦力達到最大值,我們把Fmax稱為最大靜摩擦力。
最大靜摩擦力略大於滑動摩擦力。
靜摩擦力的取值範圍:0<f≤Fmax
②滑動摩擦力
當一個物體在另一個物體表面滑動時,會受到另一個物體阻礙它滑動的力,這種力叫做滑動摩擦力
方向:沿著接觸面,並且跟物體的相對運動的方向相反。
大小:滑動摩擦力跟壓力成正比,也就是兩個物體表面間的垂直作用力成正比。
公式:F=μFN
μ叫動摩擦因數,它與相互接觸的兩個物體的材料有關,還與接觸面的情況(粗糙程度等)有關。
注意
①FN表示兩物體表面間的壓力,性質上屬於彈力,不是重力,更多的情況需結合運動情況與平衡條件加以確定。
②μ與接觸面的材料、接觸面的情況有關。
③滑動摩擦力大小,與相對運動的速度大小無關。
③滾動摩擦
一個物體在另一個物體表面上滾動時產生的摩擦。當壓力相同時,滾動摩擦比滑動摩擦小很多。
摩擦力的效果
總是阻礙物體間的相對運動(或相對運動趨勢),但並不總是阻礙物體的運動,可能是動力,也可能是阻力。
說明:滑動摩擦力的大小與接觸面的大小、物體運動的速度和加速度無關,只由動摩擦因數和正壓力兩個因素決定,而動摩擦因數由兩接觸面材料的性質和粗糙程度有關。
靜摩擦力做功的特點
1、靜摩擦力可以做正功,也可以做負功,還可以不做功。
2、在靜摩擦力做功的過程中,只有機械能的相互轉移(靜摩擦力起著傳遞機械能的作用),而沒有機械能轉化為其他形式的能。
3、相互作用的系統內,一對靜摩擦力所做功的代數和總為零。
滑動摩擦力做功的特點
1、滑動摩擦力可以不做功
若相對運動的兩物體之一對地面靜止,則滑動摩擦力對該物體不做功。
2、滑動摩擦力可以做正功
如:貨車車廂內放一木箱,貨車突然加速,木箱相對貨車向後滑動,但相對地面向前運動,則貨車對木箱的滑動摩擦力做正功。
3、滑動摩擦力可以做負功
如:貨車車廂內放一木箱,貨車突然加速,木箱相對貨車向後滑動,但相對地面向前運動,則木箱對貨車的滑動摩擦力對貨車做負功。
4、相互作用的系統內,一對滑動摩擦力所做的功總不為零,其絕對值恰等於滑動摩擦力與相對位移的乘積,即等於系統損失的機械能。
5、一對滑動摩擦力做功的過程中,能量的轉化有兩種情況:
一是相互摩擦的物體之間機械能的轉移;
二是機械能轉化為內能,轉化為內能的量值等於滑動摩擦力與相對位移的乘積。
斜面上摩擦力做功的特點
模型:單個物體在斜面上滑動,不受其它外力作用時,滑動摩擦力做功Wf=-μGx(x為物體運動的水平位移)。
特點:
①一個物體在斜面上滑動;
②FN=mgcosα;
③摩擦力為阻力;
④摩擦阻力做功為Wf=-μGx(x為物體運動的水平位移);
⑤μ=h/X