[科普中國(guó)]-滑動(dòng)摩擦力

當(dāng)兩物體產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)（或有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)）時(shí)，則在接觸間將產(chǎn)生阻礙物體滑動(dòng)的力，這種力稱(chēng)為滑動(dòng)摩擦力，簡(jiǎn)稱(chēng)摩擦力。摩擦力作用在物體的接觸面上，其方向與滑動(dòng)的方向（或相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)的方向）相反。

按接觸面之間是否有相對(duì)運(yùn)動(dòng)存在，滑動(dòng)摩擦力可分為靜滑動(dòng)摩擦力和動(dòng)滑動(dòng)摩擦力兩類(lèi)。1

產(chǎn)生條件①兩物體接觸面粗糙

②兩個(gè)物體互相間有擠壓

③物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)

大小①接觸面粗糙程度相同的情況下，滑動(dòng)摩擦力的大小f跟正壓力成正比：f=μN(yùn)（μ為****動(dòng)摩擦因數(shù)）

②物體所受壓力相同情況下，接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大

③滑動(dòng)摩擦力的大小比最大靜摩擦力fmax略小。通常的計(jì)算中可以認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。

注：一定范圍內(nèi)滑動(dòng)摩擦力與接觸面積無(wú)關(guān)；滑動(dòng)摩擦力和物體運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)

方向總是跟接觸面相切，并且跟物體與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反2。所謂相對(duì)，仍是以施加摩擦力的施力物體為參考系的。

分類(lèi)1、靜滑動(dòng)摩擦力

重為WA的物體放在粗糙的水平面上．通過(guò)繩索與托盤(pán)相連，固定固定面對(duì)物體A的約束反力有法向反力FN與切向靜滑動(dòng)摩擦力FS。

當(dāng)盤(pán)中無(wú)砝碼時(shí)（盤(pán)自重不計(jì)），由物塊的平衡可知：FS=FT=W=0。逐漸增加盤(pán)中砝碼的重量，但不超過(guò)某一極限值W0時(shí)，有Fs=W;當(dāng)砝碼重量達(dá)到極限值W0時(shí)，物塊將處于臨界平衡狀態(tài)．即處于將要滑動(dòng)但尚未滑動(dòng)的平衡狀態(tài)，這時(shí)靜滑動(dòng)摩擦力達(dá)到最大值FS=FSmax=W0，若再增加砝碼的重量，摩擦力不再增加，物塊開(kāi)始滑動(dòng)，從而失去平衡。由此可知：一方面，靜摩擦力的數(shù)值隨主動(dòng)力的變化而改變，其方向與物體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反；另一方面，摩擦力的數(shù)值不隨主動(dòng)力的增大而無(wú)限增大，而是不能超過(guò)某一個(gè)極限值，這個(gè)極限值稱(chēng)為最大靜摩擦力，記為FSmax。于是，靜滑動(dòng)摩擦力的取值范圍是：

0≤Fs≤FSmax

最大靜摩擦力的取值滿足摩擦定律：臨界平衡狀態(tài)時(shí)，靜摩擦力達(dá)到最大值，其大小與物體問(wèn)的法向反力成正比，其方向與物體的滑動(dòng)趨勢(shì)方向相反。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

FSmax=fs·FN

這是一個(gè)近似的實(shí)驗(yàn)定律，其中fs稱(chēng)為靜滑動(dòng)摩擦因素，它是反映摩擦表面物理性質(zhì)的一個(gè)比例常數(shù)，其數(shù)值與相互接觸物體的材料、接觸表面的粗糙度、濕度、溫度等因素有關(guān)，而與接觸面面積的大小無(wú)關(guān)。

2、動(dòng)滑動(dòng)摩擦力

當(dāng)物體已經(jīng)滑動(dòng)時(shí)，接觸面上作用有阻礙相對(duì)滑動(dòng)的動(dòng)滑動(dòng)摩擦力，在數(shù)值上它也與接觸面的法向反力成正比，即：

F=f·FN

其中，f是動(dòng)滑動(dòng)摩擦因素。它除了與接觸表面的物理性質(zhì)有關(guān)外，還與物體的相對(duì)滑動(dòng)速度有關(guān)，一般速度增大，f將略減小，且趨于一個(gè)極限值，而在工程應(yīng)用中常把f作為常數(shù)。3

性質(zhì)◆靜滑動(dòng)摩擦力FS 的方向與滑動(dòng)趨勢(shì)相反，大小由平衡條件確定；

◆靜滑動(dòng)摩擦力的大小是一個(gè)變值，即 0≤FS ≤Fmax （物體平衡范圍）；

◆只有當(dāng)物體處于將動(dòng)未動(dòng)的平衡臨界狀態(tài)時(shí)，靜動(dòng)摩擦力FS 達(dá)到最大值，即FS =Fmax=f·FN

其中：

f — 靜滑動(dòng)摩擦系數(shù)（無(wú)名數(shù)）；

FN— 法向反力（一般也由平衡條件決定）。

動(dòng)滑動(dòng)摩擦力：當(dāng)物體具有相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的摩擦力，稱(chēng)為動(dòng)滑動(dòng)摩擦力。動(dòng)滑動(dòng)摩擦力一般用FD表示，F(xiàn)D=FN 其中：

FN— 法向反力；

f ' — 動(dòng)滑動(dòng)摩擦系數(shù)。

工程實(shí)際中，因?yàn)閒 '與f 相差不大，故認(rèn)為f '≈f 。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李健 - 副教授 - 重慶郵電大學(xué)