應(yīng)用力學(xué)第四章 摩擦課件

應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦第四章摩擦學(xué)習(xí)概要：了解滑動摩擦的有關(guān)概念和性質(zhì)掌握靜、動、臨界（最大靜摩擦力）滑動摩擦力的計算了解滾動摩擦能解決考慮摩擦?xí)r的平衡問題掌握摩擦角的概念及自鎖條件應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦引子:生活中的摩擦問題工程上的摩擦問題:如:走路，機械中帶傳動,車輪與地面的作用,汽車摩擦制動等.摩擦有利與弊.如何考慮???摩擦實例應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦摩擦實例應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦摩擦實例應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦腳扣應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦關(guān)于摩擦摩擦是機械傳動中普遍存在的一種自然現(xiàn)象。無論是靜止或運動著的物體，它們之間都可能有摩擦力存在在分析剛體或物系的平衡問題時，在摩擦力比法向約束反力小得多時，摩擦力對所研究問題而言屬次要因素，可忽略不計。在許多情況下摩擦作為主要因素而不能忽略如：汽車的摩擦制動、皮帶傳動、機床夾具夾緊工件等等，均是利用摩擦力來工作的。摩擦也有不利的方面，它會引起發(fā)熱、摩損、降低精度和效率、縮短壽命等等。應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦摩擦與摩擦力

摩擦的物理本質(zhì)很復(fù)雜，與材料性質(zhì)、表面情況、相對運動性態(tài)以及環(huán)境等有關(guān)并形成了專門學(xué)科——摩擦學(xué)

抵抗嚙合部位相互犁削及粘接作用稱為摩擦。摩擦的分類：滑動摩擦、滾動摩擦

一、靜摩擦力推力二力平衡不動？靜摩擦力1、定義：兩個相互接觸而保持相對靜止的物體,當(dāng)它們之間存在相對運動趨勢時,在它們的接觸面上會產(chǎn)生阻礙物體間相對運動的力.

靜摩擦力2、靜摩擦力產(chǎn)生的條件（1）、接觸面不光滑（即接觸面粗糙）（2）、兩物體相互接觸（3）、兩物體間有擠壓（4）、兩物體間有相對運動趨勢滑動摩擦力的定義當(dāng)兩個相互接觸的（不光滑）物體之間有相對滑動或相對滑動的趨勢，在它們的接觸表面之間（接觸面的公切線方向）就會產(chǎn)生一種阻礙物體滑動的力。

滑動摩擦力的分類應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦第一節(jié)摩擦力的性質(zhì)摩擦按物體間的運動狀態(tài)分滑動摩擦滾動摩擦動滑動摩擦靜滑動摩擦摩擦力是如何產(chǎn)生的凹凸咬合分子吸附應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦

靜滑動摩擦定律FPN摩擦力F:方向:恒與物體相對滑動的趨勢方向相反

大小:一般狀態(tài)下由平衡方程確定,當(dāng)物體處于將動未動的臨界狀態(tài)時,由靜滑動摩擦定律計算.Fmax=NfN:法相反力。f:靜滑動摩擦系數(shù),為常數(shù),由材料決定。一、滑動摩擦力G思考：怎樣判斷相對運動趨勢方向呢？判斷相對運動趨勢的方向啟動時箱子受到的靜摩擦力的方向？剎車時箱子受到的靜摩擦力的方向？FF向前向后F靜F靜F靜

靜摩擦力練習(xí)：下列圖中的物體都處于靜止?fàn)顟B(tài)，有靜摩擦力的是(接觸面粗糙)()BAFCFDBCD

靜摩擦力靜摩擦力的方向F靜沿著接觸面，并且跟物體相對運動趨勢的方向相反；

靜摩擦力方向與接觸面間彈力方向垂直思考：靜摩擦力一定發(fā)生在靜止的物體之間嗎？人走路（演示）不一定，“靜”指物體間的相對靜止人走路時所受摩擦力的分析應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦庫輪實驗應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦1．靜摩擦力Ff當(dāng)ＦP由零逐漸增加但不夠大時，物體與水平面之間產(chǎn)生了摩擦力物體不會向右滑動即產(chǎn)生了：靜摩擦力——兩個物體之間有相對滑動趨勢時接觸面之間產(chǎn)生的摩擦力用Ｆf表示。由平衡條件得：F

N=GＦf=ＦP如果ＦP繼續(xù)增大，在某一范圍內(nèi)，物體仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，但摩擦力Ｆf隨ＦP而增加。靜摩擦力的規(guī)律為：①靜摩擦力產(chǎn)生的條件是有切向力ＦP存在，物體間有相對滑動趨勢但仍靜止；②靜摩擦力的大小可根據(jù)平衡條件確定，其方向與滑動趨勢方向相反。應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦2、最大靜摩擦力ＦfＭax最大靜摩擦力——當(dāng)ＦP增大到某一界限ＦPK時，物體處于將要滑動而尚未滑動的臨界狀態(tài)。此時，靜摩擦力達到最大值即最大靜摩擦力，用ＦＭax表示。實驗表明:ＦＭax與ＦN成正比，方向仍與相對滑動趨勢相反，可表示為：ＦＭax=ｆsＦN

ｆs稱為靜摩擦因數(shù)，是大小與兩接觸物體的材料性質(zhì)及表面狀況有關(guān)的比例系數(shù)。靜摩擦力的范圍是：0≤Ｆ≤ＦＭax兩物體間的靜摩擦力F靜在0與最大靜摩擦力Fmax之間，即0<F靜≤Fmax

靜摩擦力靜摩擦力取值范圍：說明：(1)靜摩擦力的大小與正壓力無關(guān)。(2)靜摩擦力可以是阻力,也可以是動力.F例題：如圖所示，重力為G的物塊相對于墻面處于靜止?fàn)顟B(tài)，試求壓力是F和2F時物塊受到的摩擦力。靜摩擦力大小跟物體接觸面間的壓力大小無關(guān)思考：1.靜摩擦力的大小與物體間的壓力有關(guān)系嗎？2.那最大靜摩擦力呢？最大靜摩擦力跟物體間的壓力有關(guān),隨著壓力的增大而增大最大靜摩擦力（1）與接觸面的性質(zhì)有關(guān)

（2）與壓力有關(guān)

（3）同一對接觸面，在壓力相同的條件下，最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力靜摩擦因數(shù)，略大于滑動摩擦因數(shù)注意：若物體需要的摩擦力大于最大靜摩擦力，則物體會相對滑動起來

思考水平地面上,一個重為G=100N的木箱A受到水平推力F的作用.已知木箱與地面間最大靜摩擦力為20N。試求當(dāng)F=15N時,此時木箱受摩擦力Ff=________.當(dāng)F=25N時,此時木箱受摩擦力Ff=________.15N小結(jié)

摩擦力的性質(zhì)應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦3、滑動摩擦力當(dāng)拉力ＦP稍大于ＦPK后，物體開始滑動動摩擦力——兩相對滑動的物體接觸面間產(chǎn)生阻礙物體滑動的力，用Ｆf′表示。實驗表明，動摩擦力大小與兩接觸面間的正壓力ＦN成正比，表示為：Ｆf′=ＦNf

ｆ稱為動摩擦因數(shù)，是與兩接觸物體材料性質(zhì)、表面狀況以及相對滑動速度有關(guān)的比例系數(shù)。一般同一種材料的：ｆ＜ｆs

滑動摩擦力在我國東北寒冷的冬季，雪橇是常見的運輸工具。

滑動摩擦力1、定義：兩個互相接觸擠壓且發(fā)生相對運動的物體,在它們的接觸面上會產(chǎn)生阻礙相對運動的力.2、滑動摩擦力產(chǎn)生的條件：（1）、接觸面不光滑（即接觸面粗糙）（2）、兩物體相互接觸（3）、兩物體間有擠壓（即有彈性形變）（4）、兩物體間有相對運動滑動摩擦力的方向：與相對（施力物）運動方向相反滑動摩擦力的方向※v沿接觸面與物體相對運動方向相反，與物體是否受其他力作用無關(guān)vf滑動摩擦力的方向：F

滑動摩擦力說明：1、運動的物體可以受到滑動摩擦力，靜止的物體也可以受到滑動摩擦力。

B靜止AA受到B對它的滑動摩擦力：B受到A對它的滑動摩擦力。2.“相對運動”指的是研究對象相對與其接觸的物體而言.3、滑動摩擦力與μ、FN有關(guān)，而與其他外力無關(guān)4、滑動摩擦力可是阻力，也可是動力（傳送帶演示）。例如：思考滑動摩擦力的方向一定跟運動方向相反嗎？滑動摩擦力的大小與重力成正比嗎？摩擦力一定是阻力嗎？運動的物體受到的摩擦力一定是滑動嗎？靜止的物體受到的摩擦力一定是靜摩擦力嗎？滑動摩擦力的大小與正壓力成正比不一定不一定滑動摩擦力可以是阻力，也可以是動力。但它產(chǎn)生的效果一定是阻礙物體間的相對運動或相對運動趨勢摩擦力的方向一定與運動方向相反嗎？討論1：運動的物體只能受滑動摩擦力，靜止的物體只能受靜摩擦力嗎？作用對象：運動的物體也可以受靜摩擦力，靜止的物體也可以受滑動摩擦力。討論2:例、用手握住一個瓶子，恰好處于靜止（豎直方向）。下列說法正確的是A.若增加瓶子質(zhì)量,手需要握的越緊B.手握的越緊,瓶子受到的摩擦力越大C.不管手握得多緊,瓶子受到的摩擦力總是一定的.D.以上說法都不正確AC已知圖中物體都處于靜止?fàn)顟B(tài)，試對物體進行受力分析，畫出力的示意圖。GF靜FNGFNFF靜GFNGF靜FFN摩擦力靜摩擦力滑動摩擦力方向:與相對運動趨勢方向相反產(chǎn)生條件大小：0＜F≤Fmax產(chǎn)生條件方向：與相對運方向相反大?。夯瑒幽Σ亮π〗Y(jié)F＝μFN4、滾動摩擦實例應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦4、滾動摩擦簡介滾動摩擦——一物體沿另一物體的表面作相對滾動或有相對滾動趨勢時，接觸表面產(chǎn)生的摩擦。滾動比滑動阻力小。滾動摩擦的規(guī)律在車輪上輪心處加一水平力Ｆp時，支承面產(chǎn)生一摩擦阻力Ｆf，阻止車輪的滑動。由于ＦP和Ｆf構(gòu)成一對力偶，使車輪向前滾動?？梢姡Σ磷枇Γ苀除阻止車輪滑動外，還有促使車輪滾動的作用。

GOBFNFP應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦GOFPFfFNGOBFNFPFfFfGOBFNFPGOBFNGOBFNFPmFf滾動摩擦的規(guī)律應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦滾動摩擦的規(guī)律

將ＦN平移到B點，產(chǎn)生的附加力偶為滾動摩擦力偶矩：T=ＦNδ當(dāng)車輪平衡時，有：∑T=0T=ＦNδ=ＦPrT隨Ｆp大小而變化，當(dāng)Ｆp增大到使車輪處于將滾面未滾的臨界狀態(tài)時，T也達到了最大值：Tmax=δＦN滾動摩擦定律δ稱為滾動摩擦系數(shù)，與材料、接觸面得狀況有關(guān)。車輪滾動須克服摩擦阻力偶Tmax即Ｆpr＞δmＦN，作用于車輪上的水平力應(yīng)滿足以下條件：Ｆp＞應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦RM滾動摩擦GFANPAP-F=0N-G=0-PR=0GPGPNMF應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦GPFNδMmax=Nδδ

稱為滾動摩阻系數(shù),它具有長度的量綱,也是一常數(shù),與材料有關(guān).Mmax稱為滾動摩擦阻力偶矩,簡稱滾阻力偶當(dāng)主動力P不足夠大時,圓輪仍處于靜止,當(dāng)P逐漸增達到一定值時,輪子將處于將動未動的臨界狀態(tài),此時,

力偶矩達到最大值Mmax且有:由于滾動摩阻系數(shù)δ很小,因此,滾動摩阻通常忽略不計.應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦第二節(jié)考慮摩擦的平衡問題

考慮摩擦與不考慮摩擦?xí)r構(gòu)件的平衡問題，求解方法基本相同。不同的是在畫受力圖時要畫出摩擦力Ff，并需要注意摩擦力的方向與滑動趨勢方向相反，不能隨意假定。由于Ff值是一個范圍（平衡范圍），確定這個范圍可采取兩種方式：一種是分析平衡時的臨界情況，假定摩擦力取最大值，以Ff=Ffmax=fFN作為補充條件，求解平衡范圍的極值。另一種是直接用，以不等式進行運算。

應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦考慮摩擦?xí)r的平衡問題考慮摩擦?xí)r物體的平衡問題一般分為以下幾類：①已知作用在物體上的主動力，要求判斷物體是否平衡并計算摩擦力；②已知物體處于臨界平衡狀態(tài)，要求計算主動力大小或確定平衡時的位置（如角度等）；③求物體的平衡范圍。應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦例1-18

解：取制動輪為研究對象，畫出受力圖。當(dāng)制動輪處于臨界平衡狀態(tài)時，有：Ｆf=ＦfＭax=ＦNfs，且左右兩摩擦力互成力偶，方向與主動力偶Ｍ方向相反，即得平衡方程：∑ＭO=0：ＦfＭax2r=Ｍ2ＦNfsr=Ｍ

算得：ＦN=8000NFNFNFOYFOXFNFNFfmaxFfmaxMM增大有益摩擦力實例1應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦摩擦角

FpGFNFfFRFN—

正壓力Ff—

靜摩擦力FR—

全約束反力

（全反力）

—

全反力與接觸面

法線的夾角:全反力與法線間的最大夾角。

第三節(jié)摩擦角及自鎖的概念

摩擦角與摩擦靜摩擦系數(shù)之間的關(guān)系由上圖可得：

tg

=Fmax/FN=μFN/FN=μ即摩擦角的正切值等于靜摩擦系數(shù)。應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦下圖是測定摩擦系數(shù)的一種簡單裝置

GFf物體受主動力G的作用，不可能上滑，只能是靜止或下滑，所以，F(xiàn)f方向

如圖FN應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)第四章摩擦GFfFNxy物體可產(chǎn)生的最大靜摩擦力：ΣFx=0Ffmax-Gsinα=0①ΣFy=0FN-Gcosα=0②并且Ffmax=μFN③

由①得：Ffmax=Gsinα由