静力学摩擦与摩擦力精选PPT.ppt

静力学摩擦与摩擦力静力学摩擦与摩擦力第1页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学2摩擦与摩擦力摩擦与摩擦力引言引言滑动摩擦滑动摩擦 滚动摩擦滚动摩擦静力学第2页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学3摩擦与摩擦力摩擦与摩擦力引言引言滑动摩擦滑动摩擦 滚动摩擦滚动摩擦静力学第3页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学4引言引言两个相互接触物体有相对运动趋势两个相互接触物体有相对运动趋势或在相对运动的过程中或在相对运动的过程中接触面间的接触面间的理想约束力理想约束力沿两接触面的公法沿两接触面的公法线线接触面的公切面上存在阻碍两物体相接触面的公切面上存在阻碍两物体相对运动的力，称为对运动的力，称为摩擦力摩擦力摩擦与摩擦力第4页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学5摩擦力的物理本质很复杂摩擦力的物理本质很复杂与两物体的材料、表面的情况与相对运动性态有关与两物体的材料、表面的情况与相对运动性态有关分类分类滑动摩擦力滑动摩擦力：发生在两物体相对滑动和有此种趋势的摩擦力：发生在两物体相对滑动和有此种趋势的摩擦力滚动摩擦力滚动摩擦力：发生在两物体相对滚动和有此种趋势的摩擦力：发生在两物体相对滚动和有此种趋势的摩擦力摩擦与摩擦力第5页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学6摩擦与摩擦力摩擦与摩擦力引言引言滑动摩擦滑动摩擦 滚动摩擦滚动摩擦静力学第6页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学7滑动摩擦滑动摩擦干摩檫干摩檫 粘性摩檫粘性摩檫 摩擦与摩擦力/滑动摩擦第7页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学8干摩檫干摩檫两物体接触面的凹凸不平是引起干摩擦的主两物体接触面的凹凸不平是引起干摩擦的主要原因要原因 干干(库仑库仑)摩檫现象摩檫现象摩擦与摩擦力/滑动摩擦/干摩擦平衡态平衡态临界态临界态运动态运动态库仑定律：在其他条件相同的情况下，极限摩擦力的大小Fm与接触物体间的理想约束力FN成正比静摩檫因数静摩檫因数 fs动摩檫因数动摩檫因数 f极限摩檫力极限摩檫力cai32第8页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学9摩擦与摩擦力/滑动摩擦/干摩擦摩檫角摩檫角临界态临界态理想约束力与极限摩擦力的合力和接触面法线的夹角理想约束力与极限摩擦力的合力和接触面法线的夹角称为称为摩擦角摩擦角 m m摩擦角摩擦角 m m的正切等于静摩檫因数的正切等于静摩檫因数两力共线，方向相反两力共线，方向相反第9页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学10摩擦与摩擦力/滑动摩擦/干摩擦利用摩檫角测静摩檫因数利用摩檫角测静摩檫因数cai33第10页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学11摩擦与摩擦力/滑动摩擦/干摩擦摩檫自锁摩檫自锁平衡态平衡态主动力的合力不管主动力的合力不管其大小如何其大小如何，只要落在，只要落在角角 m的范围内，那么物体不可能运动。的范围内，那么物体不可能运动。这种现象称为这种现象称为摩擦自锁摩擦自锁 临界态临界态角角 m的范围：的范围：空间：摩檫锥空间：摩檫锥两力共线，方向相反两力共线，方向相反平面：摩檫三角形平面：摩檫三角形第11页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学12摩擦与摩擦力/滑动摩擦/干摩擦摩檫自锁的应用摩檫自锁的应用q qq qcai34cai35第12页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学13摩擦与摩擦力/滑动摩擦/干摩擦 例例 重为重为400N的重物放在斜面上的重物放在斜面上,斜面的斜面的倾角倾角 q q=30度度 物体与斜面的静摩擦因数物体与斜面的静摩擦因数 fs=0.2为为使物体不滑动，在物体上施加一使物体不滑动，在物体上施加一水平力水平力F求该力的最大与最小值求该力的最大与最小值q q第13页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学14摩擦与摩擦力/滑动摩擦/干摩擦 解解 分析：分析：水平主动力小，物体下滑水平主动力小，物体下滑q q水平主动力大，物体上移水平主动力大，物体上移阻止其下滑的临界值记为阻止其下滑的临界值记为Fmin未能使其上移的临界值记为未能使其上移的临界值记为Fmax当当Fmin F Fmax 物体静止物体静止工况工况1工况工况2cai36cai37第14页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学15摩擦与摩擦力/滑动摩擦/干摩擦/解重力在摩擦三角形外，物体将下滑重力在摩擦三角形外，物体将下滑q q为了平衡，加水平力，其与重力的合力落在三角为了平衡，加水平力，其与重力的合力落在三角形内形内工况工况1解解1 几何法几何法摩擦角摩擦角q q临界态临界态第15页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学16摩擦与摩擦力/滑动摩擦/干摩擦/解q q为了平衡，减小水平力，与重力的合力落在摩檫三角为了平衡，减小水平力，与重力的合力落在摩檫三角形内形内工况工况2摩擦角摩擦角q q临界态临界态过大的加水平力，与重力的合力落在摩檫三角形外，过大的加水平力，与重力的合力落在摩檫三角形外，物体将上移物体将上移当当 135.31N F 351.53N 物体静止物体静止第16页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学17摩擦与摩擦力/滑动摩擦/干摩擦/解建立参考基建立参考基q q工况工况1解解2 解析法解析法q q临界态平衡问题临界态平衡问题平衡方程平衡方程附加方程附加方程平面汇交力系平面汇交力系未知数与方程个数的分析未知数与方程个数的分析:3/2静不定静不定?第17页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学18摩擦与摩擦力/滑动摩擦/干摩擦/解q q工况工况2q q临界态平衡问题临界态平衡问题当当 135.31N F 351.53N 物体静止物体静止建立参考基建立参考基平衡方程平衡方程附加方程附加方程平面汇交力系平面汇交力系未知数与方程个数的分析未知数与方程个数的分析:3/2第18页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学19摩擦与摩擦力/滑动摩擦/干摩擦例例图示一折叠梯放在地面上，与地面图示一折叠梯放在地面上，与地面的夹角的夹角q q=60度度脚端脚端A与与B和地面的摩擦因数分别和地面的摩擦因数分别为为fsA=0.2 和和 fsB=0.6在折叠梯的在折叠梯的AC侧的中点处有一重侧的中点处有一重为为500N的重物的重物不计折叠梯的重量，问它是否平衡？如不计折叠梯的重量，问它是否平衡？如果平衡，计算两脚与地面的摩擦力果平衡，计算两脚与地面的摩擦力q qq qA AB BCcai38第19页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学20摩擦与摩擦力/滑动摩擦/干摩擦 解解 假定系统为平衡假定系统为平衡受力分析受力分析q qq qA AB BC静摩擦力如何定静摩擦力如何定静摩擦力在平衡态是未知的需通过平衡方程求得静摩擦力在平衡态是未知的需通过平衡方程求得主动力主动力研究对象：系统研究对象：系统问题性质：平面问题性质：平面建立参考基建立参考基理想约束力理想约束力摩擦力摩擦力？FmAFmB极限静摩擦力极限静摩擦力未知数与方程个数的分析未知数与方程个数的分析:2/3静不定静不定静定静定未知数与方程个数的分析未知数与方程个数的分析:4/3第20页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学21摩擦与摩擦力/滑动摩擦/干摩擦/解假定系统为平衡假定系统为平衡受力分析受力分析q qq qA AB BC约束力沿轴线，定义正向约束力沿轴线，定义正向研究对象：杆研究对象：杆CB问题性质：平面问题性质：平面建立参考基建立参考基无主动力作用无主动力作用二力杆二力杆q q第21页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学22摩擦与摩擦力/滑动摩擦/干摩擦/解假定系统为平衡假定系统为平衡q qq qA AB BC研究对象：系统研究对象：系统问题性质：平面问题性质：平面建立参考基建立参考基静定静定未知数与方程个数的分析未知数与方程个数的分析:3/3平衡方程平衡方程第22页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学23摩擦与摩擦力/滑动摩擦/干摩擦/解假定系统为平衡假定系统为平衡q qq qA AB BC系统是否真的平衡？系统是否真的平衡？系统确是平衡的，上述结果可信系统确是平衡的，上述结果可信 第23页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学24摩擦与摩擦力/滑动摩擦/干摩擦对于考虑摩擦的平衡问题的对于考虑摩擦的平衡问题的小结小结首先假定系统为平衡首先假定系统为平衡由于系统不一定处于静摩擦的临界情况，可通过平由于系统不一定处于静摩擦的临界情况，可通过平衡方程求得这些未知的衡方程求得这些未知的静摩擦力静摩擦力与与理想约束力理想约束力所得的结果必须与极限静摩擦力进行比较所得的结果必须与极限静摩擦力进行比较以确认上述系统平衡的假定是否成立以确认上述系统平衡的假定是否成立第24页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学25例：匀质木板如图示放置例：匀质木板如图示放置10mfSA=0.2fSB=0.5450问：问：木板是否会滑动。如果滑动，确定木板开始滑动时的距木板是否会滑动。如果滑动，确定木板开始滑动时的距离离 x 板重板重100KG人重人重200KG人从人从A走向走向B第25页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学2610mfSA=0.2fSB=0.5450假定在假定在 x 位置达到滑动临界状态位置达到滑动临界状态此时：此时：将将N1代入力矩平衡方程：代入力矩平衡方程：木板会滑动木板会滑动得出：得出：受力分析受力分析第26页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学27粘性摩擦粘性摩擦滑动摩擦力是发生在有润滑的滑动摩滑动摩擦力是发生在有润滑的滑动摩擦中擦中由于润滑剂的作用，通常它们的极限由于润滑剂的作用，通常它们的极限摩擦力很小摩擦力很小动摩擦力与物体相对运动速度成正比，动摩擦力与物体相对运动速度成正比，方向与相对运动速度向反方向与相对运动速度向反摩擦与摩擦力/滑动摩擦/粘性摩擦运动态运动态粘性摩擦因数粘性摩擦因数 c第27页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学28摩擦与摩擦力摩擦与摩擦力引言引言滑动摩擦滑动摩擦 滚动摩擦滚动摩擦静力学第28页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学29A滚动摩擦滚动摩擦摩擦与摩擦力/滚动摩擦滚动摩擦滚动摩擦两物体在相对滚动时局部变形引起一种阻两物体在相对滚动时局部变形引起一种阻碍它们相对运动的阻力碍它们相对运动的阻力OO这些阻力向点这些阻力向点A进行简化进行简化 主矢主矢主矩主矩滑动摩擦力的性质滑动摩擦力的性质 具有理想约束力的性质具有理想约束力的性质滚动摩擦所特有力偶矩滚动摩擦所特有力偶矩滚动阻力偶矩滚动阻力偶矩 第29页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学30摩擦与摩擦力/滚动摩擦滚动摩擦现象滚动摩擦现象平衡态平衡态滑动临界态滑动临界态纯滚动纯滚动极限滚阻力偶矩极限滚阻力偶矩滚动临界态滚动临界态滑动滑动又滚又滑又滚又滑d d 滚阻因数滚阻因数通常通常AO第30页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学31摩擦与摩擦力/滚动摩擦滚阻因数滚阻因数简化中心简化中心AAOAOBs简化中心简化中心B考虑滚动临界态考虑滚动临界态简化中心简化中心Bd d滚阻因数量纲为长度单位滚阻因数量纲为长度单位物理意义是将摩擦力简化为合力时简化中心点到物理意义是将摩擦力简化为合力时简化中心点到A的的距离距离与接触物体的性质有关与接触物体的性质有关第31页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学32摩擦与摩擦力/滚动摩擦 例例 在搬运重物时常在下面垫些滚木在搬运重物时常在下面垫些滚木重物重重物重G0，滚木重，滚木重G，半径为，半径为 r滚木与重物的滚阻因数为滚木与重物的滚阻因数为 d d0 滚木与地面的滚阻因数滚木与地面的滚阻因数d d 求将要拉动重物时的拉力求将要拉动重物时的拉力 F第32页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学33摩擦与摩擦力/滚动摩擦 解解 受力分析受力分析主动力主动力研究对象：系统研究对象：系统问题性质：平面问题性质：平面建立参考基建立参考基理想约束力理想约束力摩擦力摩擦力d dd d未知数与方程个数的分析未知数与方程个数的分析:5/3得到得到2个方程个方程第33页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学34摩擦与摩擦力/滚动摩擦/解受力分析受力分析主动力主动力研究对象：滚木（左，右）研究对象：滚木（左，右）问题性质：平面问题性质：平面建立参考基建立参考基理想约束力理想约束力摩擦力摩擦力d dd d未知数与方程个数的分析未知数与方程个数的分析:4/3d dd dd d0 0Ad d0 0B得到得到2个方程个方程第34页，此课件共35页哦2022年9月17日理论力学CAI 静力学35摩擦与摩擦力/滚动摩擦/解设设G0=10kN，G忽略不计，忽略不计，d d0=0.05cm，d d=0.20cm，r=8cmF=0.156kNd dd dd dd dd d0 0d d0 0未知数与方程个数的分析未知数与方程个数的分析:5/4情况特殊可求情况特殊可求F第35页，此课件共35页哦