一級基礎(chǔ)科目（二）輔導(dǎo)：滑動摩擦

　　1.7 滑動摩擦

　　當(dāng)兩個相互接觸的物體有相對滑動或有相對滑動趨勢時，彼此間存在著阻礙滑動的機械作用，這種機械作用稱為滑動摩擦力，這種現(xiàn)象稱為滑動摩擦。

　　1.7.1 靜滑動摩擦力(簡稱靜摩擦力)

　　靜摩擦力是相互接觸的兩物體間具有相對滑動趨勢時的摩擦力。即是阻止物體相對滑動的切向約束反力，它的方向與物體相對滑動趨勢的方向相反，大小由平衡條件確定。但靜摩擦力F的大小是在一定的范圍內(nèi)變化。即

　　0≤F≤Fm

　　這是與其他約束反力不同之處。

　　最大靜摩擦力Fm的大小由靜摩擦定律決定，即

　　Fm=fN

　　式中 f為靜摩擦系數(shù)，N為接觸處的法向反力的大小。最大靜摩擦力Fm存在于物體處于將動未動的臨界狀態(tài)。 .

　　1.7.2 動滑動摩擦力(簡稱動摩擦力)

　　動摩擦力F’是相互接觸的兩物體間，具有相對滑動時的摩擦力。它的方向與物體相對滑動方向相反，大小由動摩擦定律決定，即

　　F’=f’N

　　式中 f'為動摩擦系數(shù)，N為接觸處的法向反力的大小。一般情況下，系數(shù)f’略小于系 數(shù)f。

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　　1.7.3 摩擦角與自鎖現(xiàn)象

　　當(dāng)存在摩擦?xí)r，支承面對平衡物體的反力是包括法向反力N和靜摩擦力F，這兩個力的合力R稱為支承面對物體作用的全約束反力，簡稱全反力，如圖4―1―23a所示。

　　當(dāng)靜摩擦力達到最大值時，全反力與支承面法線間的夾角φm稱為摩擦角(圖4―1―23b)。由圖4-1―23b可知　　

　　即摩擦角的正切等于靜摩擦系數(shù)。由于物體平衡時，靜摩擦力F總是小于或等于最大摩擦力，因此，全反力與法向反力的夾角φ也總是小于或等于摩擦角φm，即　　

　　由上述可知，若作用于物體上的主動力的合力S，其作用線在摩擦角φm之外時，即θ>φm時(圖4―1―24a)，則全反力R就不可能與S共線，從而它們不可能平衡，于是物體將發(fā)生滑動。反之，若主動力的合力S的作用線在摩擦角φm之內(nèi)時，即口θ<φm時(圖4―1―24b)，則無論主動力S多大，只要支承面不被壓壞，S總可以與R相平衡，因而物體將保持不動。這種只須主動力的合力作用線在摩擦角的范圍內(nèi)，物體依靠摩擦總能靜止，而與主動力大小無關(guān)的現(xiàn)象稱為自鎖。顯然，若θ=φm (圖4―1―24c)，則物體處于臨界平衡狀態(tài)。

　　1.7.4 考慮滑動摩擦?xí)r物體的平衡問題

　　求解有摩擦?xí)r物體的平衡問題與不計摩擦?xí)r物體的平衡問題二者之間有共同點，即作用在物體上的力系都要滿足力系的平衡條件。但考慮摩擦的平衡問題，也有其特殊點：

　　1.摩擦力的大小由平衡條件確定，同時應(yīng)與最大摩擦力Fm。比較。若F≤Fm，則物體平衡;否則，物體不平衡。

　　2，在臨界狀態(tài)下，摩擦力為最大值Fm，且應(yīng)該滿足Fm=fN的關(guān)系式。

　　3.由于摩擦力的大小在一定范圍內(nèi)變化，即o≤F≤Fm，因此物體的平衡位置或物體所受的力也有一個范圍，稱為平衡范圍。為避免解不等式，往往假設(shè)物體處于臨界狀態(tài)。

　　4.摩擦力的方向總是與物體的相對滑動或相對滑動的趨勢方向相反。當(dāng)物體尚未達到臨界狀態(tài)時，摩擦力是未知的，如其指向無法預(yù)先判斷，則可以假定;當(dāng)物體到達臨界狀態(tài)時，其指向與相對滑動趨勢的方向相反，不能任意假定。