山大《理论力学》教案第5章 摩擦_第1页
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文档简介

1、第5章 摩擦一、目的要求1牢固掌握滑动摩擦的性质，深刻理解库仑摩擦定律的内涵，熟练求解考虑滑动摩擦时的平衡问题（解析法、几何法）。了解全反力、摩擦角、自锁等概念，了解滚动摩擦现象。二、基本内容1摩擦1）摩擦现象：按照接触物体之间可能会相对滑动或相对滚动，可分为滑动摩擦和滚动摩擦。2）库仑摩擦定律：滑动摩擦力是在两个物体相互接触的表面之间有相对滑动趋势或有相对滑动时出现的切向阻力。前者称为静滑动摩擦力，后者称为动滑动摩擦力。静摩擦力的方向与接触面间相对滑动趋势的方向相反，它的大小随主动力改变，应根据平衡方程确定。静摩擦力Fs变化的范围在零与最大值Fmax之间，即0FsFmax当物体处于平衡的临界

2、状态时，静摩擦力达到最大值Fmax，其大小由库仑静摩擦定律决定，即Fmax=fsFNfs称为静滑动摩擦因数，与接触面的性质有关，用实验方法测定。当物体发生滑动时的摩擦力称为动滑动摩擦力，其方向与相对运动方向相反，大小为Fd=fFN其中f称为动滑摩擦因数，一般有ffs摩擦角与自锁现象摩擦角为全约束反力与法线间夹角的最大值，且有tan=fs当作用于物体的主动力的合力的作用线与支承面的法线所夹的锐角小于摩擦角时，无论这个力有多大，物体总能保持平衡状态的现象。称为自锁。即自锁现象发生时总有0其中：滚动摩阻力偶与滚动摩阻系数两个相互接触的物体有相对滚动或滚动趋势时，支承面给物体的作用中除了可能存在的摩擦

3、力F之外，还有一个阻碍滚动的力偶M作用于物体，该力偶称为滚动摩阻力偶。其方向与相对滚动趋势相反，大小由平衡条件决定，并且有0MMmax其中Mmax= FN为滚动摩阻力偶的最大值， 称为滚动摩阻系数，具有长度量纲。三、重点和难点重点：1滑动摩擦力和临界滑动摩擦力，滑动摩擦定律。 2考虑滑动摩擦时物体的平衡问题的求解方法。难点：正确区分不同类型的含摩擦平衡问题；正确判断摩擦力的方向及正确应用库仑摩擦定律。四、教学建议1教学提示讲清摩擦力与运动状态之间的关系，通过实例说明物体处于不同状态下摩擦力的大小和方向的确定方法。滑动摩擦和滚动摩擦都是接触面对物体的约束作用。滑动摩擦显示为一个力，滚动摩擦则显示

4、为一个力偶，二者性质不同。一般有滚动摩擦的场合，总会有滑动摩擦存在，但是，不一定是最大值，对又滑又滚的临界平衡问题，两者都是最大值，而只滚不滑（纯滚动）的情况，一般仅滚动摩阻力偶矩达到最大值。通过例题总结考虑含摩擦平衡问题的类型题及解题要点，值得强调，在分析求解考虑摩擦的平衡问题时，首先需要对物体所处的状态作出判断，其次是要判断物体的运动趋势，以便正确分析摩擦力和滚动摩阻力偶。物体平衡时，既要满足平衡条件又要满足接触面的物理性质给出的限制条件。要注意只有物体处于临界平衡状态时才能使用关系式Fmax=fsFN Mmax= FN有时利用几何平衡条件和摩擦角的概念求解考虑摩擦的平衡问题（夹具或机构的自锁等）较为方便，此时三力平衡汇交定理和二力构件的概念十分有用。2建议学时课内（3学时）课外（4.5学时）3

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