理论物理 第四章摩擦ppt课件.ppt

第四章摩擦 1 凸凹不平 机械啮合2 高度光滑时 分子间吸引力 两物接触处有或相对滑动趋势时 沿公切面产生阻碍滑动的力 两物接触处有或相对滚动趋势时 沿公切面产生阻碍滚动的力 分类 两种机理 1 滚动摩擦力 滑动摩擦力 有润滑剂 油等 无润滑剂 一 静滑动摩擦定律 2 第四章摩擦 一 静滑动摩擦定律 1 摩擦力大小有范围 0 F Fmax Fsmax时 X 0 Fs F 2 Fsmax fFN 静滑动摩擦力的最大值与接触面间的法向法力成正比 3 一 静滑动摩擦定律 1 摩擦力大小有范围 0 F Fmax Fsmax时 X 0 Fs F 2 Fsmax fsFN fs 静滑动摩擦系数 无量纲 与材料 接触面粗糙程度 温度 湿度相关 与接触面积大小无关 表5 1列出一些常用材料的fs 二 动滑动摩擦定律 Fd fFN Fd大小无变化范围 4 一 静滑动摩擦定律 二 动滑动摩擦定律 Fd fFN Fd大小无变化范围 f 动滑动摩擦系数 无量纲 与材料 接触面粗糙程度 温度 湿度相关 与相对运动速度相关 V Fd f fs 表5 1列出一些常用材料的f 重点研究静滑动摩擦 常常简称fs为摩擦系数 5 6 三 摩擦角与自锁现象 F Fsmax时 FR与法线夹角 摩擦角 全反力 FR FR FN Fs 即Fsmax时 约束反力的合力与法线之夹角 摩擦锥 t Fsmax FN fsFN FN fs 1 摩擦角 7 8 2 自锁现象及其应用 主动力作用线位于摩擦角范围内时 不管主动力多大 物体都保持平衡 这种现象称为自锁现象 三 摩擦角与自锁现象 1 摩擦角 9 主动力作用线位于摩擦角范围以外时 不管主动力多小 物体都将发生运动 10 主动力作用线与法线之间的夹角等于摩擦角时物体处于临界状态 11 自锁条件 12 只要主动力的合力作用线在摩擦锥内 即 无论主动力多大 物体总保持静止的现象 千斤顶 T形槽 13 14 15 四 考虑摩擦的平衡问题 特点 0 Fs Fsmax 有平衡范围 力的大小有范围 力的作用线位置有范围 方法 全反力与摩擦角 解析法 FN与Fsmax 几何法 摩擦锥 解题时必须考虑各种可能性 16 例1 已知 块重Q 倾角 fs求 P多大可保持木块平衡 解 研究对象 块 受力分析如图 向上临界 Xi 0 Fsmax Qsin Pcos 0 Yi 0 FN Qcos Psin 0 Fsmax fsFN 1 解析法 17 向下临界 Xi 0 Fsmax Qsin Pcos 0 Yi 0 FN Qcos Psin 0 Fsmax fsFN 18 受力分析 向上临界 2 几何法 Pmax FR 19 向下临界 Pmin FR 20 21 电线工人的爬杆套钩 22 例2 已知 电线工人的爬杆套钩 尺寸b d 钩与杆间f求 a多大可保证工人安全 解 研究对象 套钩 受力分析 坐标如图 Xi 0 FNA FNB 0 1 Yi 0 FSA FSB P 0 2 MA Fi 0 bFNB dFSA d 2 a P 0 3 又 FSA fSFNAFSB fSFNB a b 2fs 23 a b 2fs 3 b fsd FN a d 2 P MA Fi 0 bFNB dFSA d 2 a P 0 3 几何法如何解释 24 a b 2fs 由于摩擦力是被动力 其大小 方向皆随主动力而变化 所以解题时必须考虑各种运动可能性 25 例3 已知 均质木箱重P 5KN 与地面间fs 0 4 求 1 拉力F 1KN时 木箱是否平衡 2 能保持木箱平衡的Fmax 解 平衡 不滑 Fs FSmax 不翻 d 0 1 拉力F 1KN时 Xi 0 Fcos FS 0FS 866 N Yi 0 FN Fsin P 0FN 4 5 KN Fsmax fSFN 1 8 KN FS 不滑 木箱 26 MA Fi 0 dFN hFcos Pa 2 0d 0 17 m 0 不翻 木箱平衡 27 2 Xi 0 Fcos Fsmax 0 Yi 0 FN Fsin P 0FN P Fsin F fSP cos fSsin 1 876 KN F1 MA Fi 0 hFcos Pa 2 0F2 1 443 KN Fmax 1 443 KN 翻倒的临界 d 0 F2 F1 滑动的临界 例3 已知 均质木箱重P 5KN 与地面间fs 0 4 求 2 能保持木箱平衡的Fmax 解 Fsmax fSFN 28 第四章摩擦 五 滚动摩阻概念 Xi 0 P FS 0 Yi 0 FN Q 0 有半径 29 第四章摩擦 五 滚动摩阻概念 Xi 0 P FS 0 Yi 0 FN Q 0 P与FS组成力偶 必有反力偶存在 M称为滚动摩阻力偶 简称滚阻力偶 MO Fi 0 M RP 0 0 M Mmax 30 Mmax FN 滚动摩阻系数 长度为单位 通常mm 的常数 滚动过程中为Mmax 实验表明 与材料 表面情况 温度等相关书上P229表5 2 31 d Mmax FN 最大滚阻力偶的力偶臂 Mmax FN PR FsmaxR 且 R fS 滚动省力 纯滚条件 FS Fsmax FS由平衡方程求 的物理意义 考虑滚阻时一般画三个反力 FS FN与M 32 33 1 静摩擦力的特点 已知 物重P 20N 与墙fS 0 3 压力F 100N求 摩擦力的大小 34 2 什么叫摩擦角 自锁的概念 已知 P Q 二力间夹角为25 物与地间摩擦角15 则此刻物块a 将滑动b 将静止c 处于滑动的临界状态d 不可判知其状态 1 静摩擦力的特点 35 例4 已知 fsB 0 1 fsC 0 5 a R 2m W 40N Q 100N求 保证轮平衡的T值 解 轮下滑临界 轮受力如图 杆受力如图 36 例4 已知 fsB 0 1 fsC 0 5 a R 2m W 40N Q 100N求 保证轮平衡的T值 解 轮受力如图 轮下滑临界 杆 2aFNB Qa 0FNB 50 KN FSBmax fSFNB 5 KN 设B处先达临界 MO Fi 0 FSC FSBmax 5 KN Xi 0 FNB FNC FSCmax fSFNC 25 KN 又 FSC FSCmax B处先达临界的假设成立 MA 0 Yi 0 FSBmax FSC T W 0 Tmin W FSBmax FSC 30 KN 37 解 轮受力如图 轮上滑临界 FSBmax fSFNB 5 KN 设B处先达临界 MO Fi 0 FSC FSBmax 5 KN Xi 0 FNB FNC FSCmax fSFNC 25 KN 又 FSC FSCmax B处先达临界的假设成立 Yi 0 FSBmax FSC T W 0 Tmax W FSBmax FSC 50 KN 30 KN T 50