滾動摩擦力相關(guān)區(qū)別

滾動摩擦與滑動摩擦區(qū)別

滑動摩擦?；瑒幽Σ辆褪俏矬w沿另一物體表面滑動時產(chǎn)生的摩擦力。物體受到的滑動摩擦力的方向和物體相對運動方向相反（不能說成與物體運動方向相反）才會產(chǎn)生摩擦。

滾動摩擦。滾動摩擦就是物體在另一物體上滾動時產(chǎn)生的摩擦。它比最大靜摩擦和滑動摩擦要小得多，在一般情況下，滾動摩擦只有滑動摩擦阻力的1/40到1/60。所以在地面滾動物體比推著物體滑動省力得多。2100433B

滾動摩擦力=正壓力*滾動摩擦系數(shù)

滾動阻力

首先，我們來看一下物體的滾動。以正方體為例，如圖1所示，設(shè)重力為G，瞬心O到重力作用線的的距離為 e，在外力 P作用下發(fā)生滾動。顯然，G·e是滾動的阻力。

隨著物體的滾動，e 逐漸縮小；G·e 也隨著一同減小。當(dāng)G與N共線時 G·e 為零，越過共線點，-e的絕對值逐漸增大，Ⅰ- G·eⅠ 也隨著一同增大;此時無須外力 P作用，物體便能自行滾動至穩(wěn)態(tài)。我們把阻力矩從最大值 G·e 到最大值Ⅰ- G·eⅠ 稱為一個力矩周期。在這個周期內(nèi)，G·e 由最大阻礙作用變?yōu)樽畲髣恿ψ饔?，折而重新為阻力，開始下一個力矩周期。

這種由物體重力引起的滑動阻礙作用和滾動阻礙作用大小的比較來看，多數(shù)場合滾動阻礙作用要顯得大些, 但圓形體的滾動阻礙作用卻很小。這是因為圓形體特有的幾何形狀所造成的。通常我們講的滾動多是指圓形體的滾動。下邊我們看一下圓形體的滾阻力矩：

如圖2所示，如果增加正方體的棱邊我們會發(fā)現(xiàn) ，e隨著棱邊個數(shù)n的增加而減小，從而導(dǎo)致G·e的初始值減小,力矩變化周期也隨之縮短。當(dāng)n趨于無窮大時，這個正多棱體趨于圓。此時，由于圓周上各點到圓心的距離相等，-e現(xiàn)象消失；力矩G·e趨于一常量，并且，在滾動中始終維持在滾動前的臨界狀態(tài)。這個常量就是圓形體的滾動阻力。比較起來，這個圓形體G·e的阻礙作用要比滑動時由摩擦引起的阻礙作用小得多。

人的行走就相當(dāng)于多邊形體的滾動,步幅的一半相當(dāng)于力臂e。

力矩N·e不是摩擦作用

通常，對滾動分析都是采用圓形體的形式進(jìn)行的。G為物重；P為外力；F為摩擦力；N為G的反作用力；e為外力作用下N的偏移量；O′為N的原始作用點；O為瞬心；h為外力P到瞬心的距離。這里需要特別注意的是瞬心的確定。在我們的教材和有關(guān)書籍中多是以轉(zhuǎn)動體的質(zhì)心或O′點為平衡中心來進(jìn)行滾動分析的。實際上，這些點臨界時為動點，不能直觀地顯示出物體的臨界運動狀態(tài)，容易造成分析上的錯誤；而O點為滾動體的臨界力矩中心，是瞬時不動點。因此，我認(rèn)為選擇O點作為平衡中心來進(jìn)行分析較為恰當(dāng)。

主動力P能使物體繞O點轉(zhuǎn)動，即滾動。這種滾動是轉(zhuǎn)動的一種特殊運動狀態(tài)，它是轉(zhuǎn)動中心不斷改變的一種力矩效應(yīng)，距心即是瞬心。在滾動過程中由于瞬心O的位置沿貼切面不斷改變，從而使兩物體產(chǎn)生了相對運動。此時N、F對O點的矩均為零。因此，它們既不是滾動的動力，也不是滾動的阻力。只有G對O點的矩與主動力矩相反。所以，它才是滾動的阻力。

以往，我們多是采用力偶M（G，N）或力矩N·e的形式來解析滾動阻力，并稱之為“摩擦作用”。從數(shù)學(xué)算式來看，它們與G·e是等量的，但從物理作用來講，它們是有區(qū)別的。從前邊的分析中我們可以看出，滾動的阻力實質(zhì)上是因物體位移產(chǎn)生的反作用，一般用G·e表示較為恰當(dāng)。即使是采用M（G，N）或N·e的形式，將其作為摩擦作用來解釋也是不正確的。而N與G在豎直方向平衡，故N并不隨外力P的改變而變化。當(dāng)外力P去除時N仍存在，而對摩擦作用來講，當(dāng)外力去除時是不存在的，這是N與摩擦力的本質(zhì)區(qū)別；同樣，力臂 e也不具備摩擦特征，它是由物體的剛度、物重、材質(zhì)和幾何形狀等因素確定的，并不受滾動力矩大小的影響。因此，不能把N·e視為“摩擦作用”。

摩擦的輔助作用

力偶和力矩都能使物體滾動,但它們對瞬心有平動作用。滾動時的摩擦作用就是這種平動作用引起的反作用. 它和具有滑動趨勢時的摩擦作用是一樣的,也是靜摩擦力.

這個反作用力F的大小對物體的滾動有很大影響。以往的討論都是假定F大于P（或Pm）的條件下進(jìn)行的，當(dāng)F小于P（或Pm）時，物體將產(chǎn)生滑動或轉(zhuǎn)動，這類事實在我們?nèi)粘Ｉ钪惺浅Ｒ姷?。例如，若腳下很滑（即摩擦作用?。?，人行走就會很吃力；汽車若在帶冰的路上行駛會出現(xiàn)‘打滑’。它們都說明摩擦對滾動運動有很大影響。也就是說，對滾動來講, 摩擦作用是穩(wěn)定瞬心,使之不產(chǎn)生位移的必要條件。摩擦作用越大，瞬心穩(wěn)定性越強；沒有摩擦作用就不能產(chǎn)生滾動。

力偶和力矩對瞬心的平動作用方向不同。力矩對作用點的平動作用需要用反向作用力來平衡，而力偶對作用點的平動作用需要用與力偶中另一力同向的作用力來平衡。自行車前、后輪摩擦力方向不同就是這個原因。由此得出，滾動體的瞬心受力偶作用時,摩擦力方向與滾動體運動方向相同,受力距作用時,與滾動體運動方向相反；反之,此推論也成立.例如人行走時摩擦力方向向前,故人的行走(滾動)動力是力偶作用；若是被人推著走則磨擦力方向向后,則是力矩作用.

以上還說明，無論是滑動時的摩擦還是滾動時的摩擦，都是平動的阻力，只不過對兩種運動所表現(xiàn)的作用不同而已，一個表現(xiàn)為阻抗性，一個表現(xiàn)為輔助性。因此，我們不應(yīng)把摩擦分為兩類。

滾動摩擦的產(chǎn)生是由于物體和平面接觸處的形變引起的。物體受重力作用而壓入支撐面，同時本身也受壓縮而變形，因而在向前滾動時，接觸前方的支承面隆起，這使得支承面對物體的彈力N的作用點從最低點向前移，所以彈力N與重力G不在一條直線上，而形成了一個阻礙滾動的力偶矩，這就是滾動摩擦。滾動摩擦的大小用力偶矩來量度，且與正壓力成正比，比例系數(shù)δ叫做滾動摩擦系數(shù)，它在數(shù)值上相當(dāng)于彈力對于滾動物體質(zhì)心的力臂，因此它具有長度的量綱；它跟滾動物體和支承面的材料、硬度等因素有關(guān)，與半徑無關(guān)。

既然滾動摩擦的大小是由滾動摩擦力偶矩決定的，所以對“滾動摩擦比滑動摩擦小”，我們不能理解為滾動摩擦力矩比滑動摩擦力小，因為力矩跟力是無法比較大小的，也不能說：“滾動摩擦力比滑動摩擦力小，因為并不存在一個“滾動摩擦力””。一般我們所說的“滾動摩擦比滑動摩擦小”，指的是在其他條件相同的情況下，克服滾動摩擦力矩使物體運動需要的力比克服滑動摩擦力所需要的力小得多。

一物體在另一物體表面做無滑動的滾動或有滾動的趨勢時，由于兩物體在接觸部分受壓發(fā)生形變而產(chǎn)生的對滾動的阻礙作用，叫“滾動摩擦”。滾動摩擦一般用阻力矩來量度，其力的大小與物體的性質(zhì)、表面的形狀以及滾動物體的重量有關(guān)。滾動摩擦實際上是一種阻礙滾動的力矩。當(dāng)一個物體在粗糙的平面上滾動時，如果不再受動力或動力矩作用，它的運動將會逐漸地慢下來，直到靜止。這個過程，滾動的物體除了受到重力、彈力外，一般在接觸部分受到靜摩擦力。由于物體和平面接觸處產(chǎn)生形變，物體受正壓力力作用而陷入支撐面，同時物體本身也受壓縮而變形，當(dāng)物體向前滾動時，接觸處前方的支撐面隆起，而使支撐面作用于物體的合彈力N的作用點從最低點向前移。正是這個彈力，相對于物體的質(zhì)心產(chǎn)生一個阻礙物體滾動的力矩，這就是滾動摩擦。對于初中學(xué)生來說，他們還未掌握力矩的概念，就不要把滾動摩擦講成是一種摩擦力，只能講一個物體在另一個物體上滾動時所受到對滾動的阻礙作用。

摩擦力與相互摩擦的物體有關(guān)，因此物理學(xué)中對摩擦力所做出的描述不一般化，也不象對其它力那精確。事實上，只有在忽略摩擦力的情況下人們才能引出力學(xué)中的基本定律。 雖然如此摩擦力是世界上的一個事實。沒有摩擦力的話鞋帶無法系緊，螺絲釘和釘子無法固定物體。 　摩擦力內(nèi)最大的區(qū)分是靜摩擦力與其它摩擦力之間的區(qū)別。有人認(rèn)為靜摩擦力實際上不應(yīng)該算作摩擦力。其它的摩擦力都與耗散有關(guān)：它使得相互摩擦的物體的相對速度降低，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能并提高熵。 　固體表面之間的摩擦力分滑動摩擦、滾動摩擦、滾壓摩擦和轉(zhuǎn)動摩擦。在工程技中人們使用潤滑劑來降低摩擦。假如相互摩擦的兩個表面被一層液體隔離，那么它們之間可以產(chǎn)生液體摩擦，假如液體的隔離不徹底的話，那么也可能產(chǎn)生混合摩擦。氣墊導(dǎo)軌是利用氣體摩擦來工作的。潤滑劑和氣墊導(dǎo)軌的工作原理都是利用“用液體或氣體（即流體）摩擦來代替固體摩擦”來工作的。 　假如潤滑劑、液體或氣體沿一個固體表面流動，其流速會受摩擦力的影響而降低。固體表面的構(gòu)造對這個摩擦力的影響比較小，最主要的是流體的橫截面面積。其原因是不僅在流體與固體的交面有摩擦力，流體內(nèi)部不同的層之間也有內(nèi)部摩擦，流體離固體表面的距離不同，其流速也不同。 　一個相對于一個流體運動的物體受到阻力。這個阻力與它的運動方向相反。在層流的情況下這個阻力與它的速度成比例，在紊流中這個阻力與它的速度的平方成比例。有時一個物體同時受到阻力和摩擦力，比如一輛汽車在運動時既受到空氣的阻力也受到其輪胎的滾動摩擦。

固體表面之間的摩 擦力的來因有兩個：固體表面的分子之間相互的吸引力（膠力）和它們之間的表面粗糙所造成的互相之間的卡住?；瑒幽Σ?　F=mucdotF_N 　滑動摩擦力總是比最大靜摩擦力要小。它由垂直于摩擦面的壓力FN和滑動摩擦系數(shù)

(1)定義: 　 當(dāng)一個物體在另一個物體表面上滑動時產(chǎn)生的摩擦力叫滑動摩擦力(2)研究滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)系的實驗:實驗時為什么要用彈簧秤拉木塊做勻速直線運動"_blank" href="/item/滑動摩擦力/721176" data-lemmaid="721176">滑動摩擦力大小與物體運動的快慢無關(guān),與物體間接觸面積大小無關(guān)。 　(5)研究實際問題時,為了簡化往往采用“理想化”的做法,如某物體放在另一物體的光滑的表面上,這“光滑”就意味著兩個物體如果發(fā)生相對運動時,它們之間沒有摩擦。 　靜摩擦力 　若兩相互接觸且相互擠壓，而又相對靜止的物體，在外力作用下如只具有相對滑動趨勢，而又未發(fā)生相對滑動，則它們接觸面之間出現(xiàn)的阻礙發(fā)生相對滑動的力，謂之“靜摩擦力”。