摩擦gydF4y2Ba
当两个表面相互滑动时,一种耗散力叫做gydF4y2Ba摩擦gydF4y2Ba行动来抵制他们的运动。虽然两对不同的表面之间的摩擦程度可能有很大的不同,但所有的表面都表现出某种程度的摩擦。gydF4y2Ba
例如,当一本书滑过桌子时,它立即开始减慢速度,直到它停下来。书本表面和桌子之间的分子力可以抵抗滑动,并施加一个与物体运动方向相反的力。gydF4y2Ba
同样,液体也会产生摩擦:当跳伞者跳下飞机时,她的加速度立即开始减小。当高空跳伞者在空中坠落时,她必须将能量转移到空气分子中,将它们推开。基于流体的摩擦通常被称为gydF4y2Ba拖gydF4y2Ba或gydF4y2Ba流体阻力gydF4y2Ba(或gydF4y2Ba空气阻力gydF4y2Ba在空气的情况下)和分别讨论。本文主要讨论固体表面之间的摩擦力。gydF4y2Ba
内容gydF4y2Ba
静态摩擦gydF4y2Ba
虽然摩擦从根本上是分子水平上复杂相互作用的结果,但对于许多日常宏观材料来说,一个简单直观的摩擦模型就足够了。考虑一个放在地板上的重箱子的静态情况。为了移动盒子,假设一个逐渐增加的水平力的大小gydF4y2Ba 应用到盒子上。只要盒子保持静止,作用在盒子上的合力必须为零,摩擦力也必须为零gydF4y2Ba 与施加在盒子上的力完全相等相反。在这种情况下,摩擦力被称为gydF4y2Ba静态gydF4y2Ba因为物体没有移动:gydF4y2Ba .gydF4y2Ba
换句话说,只要gydF4y2Ba 低于某个"临界力"gydF4y2Ba 为了移开盒子,静摩擦力只是与施加的力相反。gydF4y2Ba
根据经验,人们通常观察到临界力与临界力的大小成正比gydF4y2Ba法向力gydF4y2Ba 盒子靠在地板上。gydF4y2Ba比例常数叫做gydF4y2Ba静摩擦系数gydF4y2Ba通常用希腊字母来表示gydF4y2BaμgydF4y2Ba (下标表示摩擦是静态的):gydF4y2Ba
摩擦系数是在一对表面之间定义的。金属在玻璃上的摩擦系数约为gydF4y2Ba ,橡胶在沥青上的摩擦系数约为gydF4y2Ba .gydF4y2Ba
直观地说,具有更多法向力的物体应该具有更高的临界力,因为它们应该更难以移动。但是为什么不依赖于表面积呢?似乎表面面积更大的物体可能有更多的接触面积,从而形成引起摩擦的相互作用。一般来说,表面积的影响通常可以忽略不计,原因很简单:增加表面积会减小单位面积的法向力;最后,重要的是单位面积的法向力总和除以整个面积。无论对法向力分布做什么“杂耍”,总法向力是相同的。gydF4y2Ba
值得注意的是,施加在盒子上的法向力不必简单地等于它的重量;可以对盒子施加额外的力,这可以增加或减少临界力的大小。gydF4y2Ba
动摩擦gydF4y2Ba
当施加的力增加时,在某一点gydF4y2Ba 最终超过gydF4y2Ba 物体被移走了。在这里,两个表面之间相互作用的性质发生了变化。一旦物体开始运动,两个表面之间分子相互作用的性质就不再与静态构型时相同了。相反,摩擦力被称为gydF4y2Ba动能gydF4y2Ba.gydF4y2Ba
经验性的观察是动摩擦力的大小gydF4y2Ba 是否与法向力的大小成正比gydF4y2Ba :gydF4y2Ba
比例常数是gydF4y2Ba动摩擦系数gydF4y2Ba .请注意,gydF4y2Ba 否则就不可能让箱子动起来。作为一个结果,gydF4y2Ba .换句话说,推动一个已经在移动的物体所需的力比推动一个静态物体所需的力要小。gydF4y2Ba
只要物体继续运动,动摩擦力就继续以与物体运动方向相反的方向作用,即使施加的力被消除了。动摩擦使运动的物体停止。gydF4y2Ba
注意,在静力和动势两种情况下,摩擦本身不会移动物体。静摩擦只是提供抵消施加的力所需的最小力,而动摩擦为已经移动的物体提供恒定的力。gydF4y2Ba
在图中,对象gydF4y2Ba 重gydF4y2Ba 在一张无摩擦的桌子上。对象gydF4y2Ba 重gydF4y2Ba 是坐落在gydF4y2Ba 由于摩擦与它一起运动。对象gydF4y2Ba 重gydF4y2Ba 与object相连gydF4y2Ba 一个滑轮。gydF4y2Ba
下列哪个陈述是正确的?gydF4y2Ba
弦拉动物体的力的大小gydF4y2Ba
是gydF4y2Ba
N。gydF4y2Ba
物体上摩擦力的方向gydF4y2Ba
是否与物体的运动方向相同gydF4y2Ba
物体上摩擦力的大小gydF4y2Ba
是gydF4y2Ba
N。gydF4y2Ba
重力加速度是gydF4y2Ba
摩擦耗散的能量gydF4y2Ba
当物体在粗糙表面滑动并减速时,摩擦力也会减速gydF4y2Ba工作gydF4y2Ba对对象。为了研究耗散的能量去了哪里,考虑在分子水平上原子碰撞和弱键断裂,这导致分子运动增加。最终,这导致了两个表面和周围空气的加热。gydF4y2Ba
在动摩擦恒定的情况下,一个物体滑动距离的总能量损失的大小gydF4y2Ba 简单地由gydF4y2Ba
以初速度运动的盒子gydF4y2Ba 滑过地板。盒子与地板之间的动摩擦系数为gydF4y2Ba .盒子在静止之前滑了多远?gydF4y2Ba
最简单的解决方法是注意到盒子的所有初始动能最终都被摩擦耗散为热,所以它必须是这样的情况,停止距离gydF4y2Ba 是由gydF4y2Ba
所以gydF4y2Ba