理论力学第五章摩擦.ppt
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1、第五章第五章 摩摩 擦擦 平衡必计摩擦平衡必计摩擦平衡必计摩擦平衡必计摩擦 2摩擦分类:摩擦分类:摩擦分类:摩擦分类:滑动摩擦滑动摩擦滑动摩擦滑动摩擦滚动摩阻滚动摩阻滚动摩阻滚动摩阻按照接触物体间可能会相对滑动或相对滚动按照接触物体间可能会相对滑动或相对滚动按照接触物体间可能会相对滑动或相对滚动按照接触物体间可能会相对滑动或相对滚动:根据物体间是否有良好的润滑剂根据物体间是否有良好的润滑剂根据物体间是否有良好的润滑剂根据物体间是否有良好的润滑剂:滑动摩擦滑动摩擦滑动摩擦滑动摩擦干摩擦干摩擦干摩擦干摩擦湿摩擦湿摩擦湿摩擦湿摩擦摩擦摩擦摩擦摩擦3滑动摩擦力滑动摩擦力滑动摩擦力滑动摩擦力两个表面粗糙
2、的物体,当其接触表面之两个表面粗糙的物体,当其接触表面之两个表面粗糙的物体,当其接触表面之两个表面粗糙的物体,当其接触表面之间有相对滑动趋势或相对滑动时,彼此间有相对滑动趋势或相对滑动时,彼此间有相对滑动趋势或相对滑动时,彼此间有相对滑动趋势或相对滑动时,彼此作用的阻碍相对滑动的阻力。作用的阻碍相对滑动的阻力。作用的阻碍相对滑动的阻力。作用的阻碍相对滑动的阻力。作用点:作用点:作用点:作用点:作用于相互接触处作用于相互接触处作用于相互接触处作用于相互接触处方向:方向:方向:方向:与相对滑动的趋势或相对滑动与相对滑动的趋势或相对滑动与相对滑动的趋势或相对滑动与相对滑动的趋势或相对滑动的方向相反的
3、方向相反的方向相反的方向相反大小:大小:大小:大小:根据主动力作用的不同,分为:根据主动力作用的不同,分为:根据主动力作用的不同,分为:根据主动力作用的不同,分为:静滑动摩擦力静滑动摩擦力静滑动摩擦力静滑动摩擦力最大静滑动摩擦力最大静滑动摩擦力最大静滑动摩擦力最大静滑动摩擦力动滑动摩擦力动滑动摩擦力动滑动摩擦力动滑动摩擦力(即接触面对物体作用的切向约束反力)(即接触面对物体作用的切向约束反力)(即接触面对物体作用的切向约束反力)(即接触面对物体作用的切向约束反力)5-1 5-1 5-1 5-1 滑动摩擦滑动摩擦滑动摩擦滑动摩擦1 1 1 1、静滑动摩擦力静滑动摩擦力静滑动摩擦力静滑动摩擦力:当
4、物体上作用一大小可变化的水平当物体上作用一大小可变化的水平当物体上作用一大小可变化的水平当物体上作用一大小可变化的水平拉力拉力拉力拉力P P时,当拉力时,当拉力时,当拉力时,当拉力P P由零值逐渐增加但不由零值逐渐增加但不由零值逐渐增加但不由零值逐渐增加但不很大时,物体很大时,物体很大时,物体很大时,物体仅有相对滑动趋势仅有相对滑动趋势仅有相对滑动趋势仅有相对滑动趋势,但仍,但仍,但仍,但仍保持静止保持静止保持静止保持静止。即,如图支承面对物体除有。即,如图支承面对物体除有。即,如图支承面对物体除有。即,如图支承面对物体除有法向约束力法向约束力法向约束力法向约束力F FN N外,还有一个阻碍物
5、体沿外,还有一个阻碍物体沿外,还有一个阻碍物体沿外,还有一个阻碍物体沿水平面向右滑动的切向约束力,此力即水平面向右滑动的切向约束力,此力即水平面向右滑动的切向约束力,此力即水平面向右滑动的切向约束力,此力即静滑动摩擦力,静滑动摩擦力,静滑动摩擦力,静滑动摩擦力,简称简称简称简称静摩擦力。静摩擦力。静摩擦力。静摩擦力。一、静滑动摩擦力一、静滑动摩擦力一、静滑动摩擦力一、静滑动摩擦力,最大静滑动摩擦力最大静滑动摩擦力最大静滑动摩擦力最大静滑动摩擦力5-1 5-1 5-1 5-1 滑动摩擦滑动摩擦滑动摩擦滑动摩擦5静止静止静止静止:f fS S 静滑动摩擦因数静滑动摩擦因数静滑动摩擦因数静滑动摩擦因
6、数临界:临界:临界:临界:(将滑未滑)(将滑未滑)(将滑未滑)(将滑未滑)F Fmamax x最大静摩擦力最大静摩擦力最大静摩擦力最大静摩擦力静摩擦力的大小随主动力的情况而改变,但介于零和最静摩擦力的大小随主动力的情况而改变,但介于零和最静摩擦力的大小随主动力的情况而改变,但介于零和最静摩擦力的大小随主动力的情况而改变,但介于零和最大静摩擦力之间:大静摩擦力之间:大静摩擦力之间:大静摩擦力之间:2 2、状态状态状态状态:静摩擦定律静摩擦定律静摩擦定律静摩擦定律(库仑摩擦定律库仑摩擦定律库仑摩擦定律库仑摩擦定律)5-1 5-1 5-1 5-1 滑动摩擦滑动摩擦滑动摩擦滑动摩擦f f 动摩擦系数,
7、动摩擦系数,动摩擦系数,动摩擦系数,f f f fs s二二二二、动滑动摩擦力动滑动摩擦力动滑动摩擦力动滑动摩擦力:定义定义定义定义当滑动摩擦力已经达到最大值时,若主动力当滑动摩擦力已经达到最大值时,若主动力当滑动摩擦力已经达到最大值时,若主动力当滑动摩擦力已经达到最大值时,若主动力P P P P再继续加大,接触面之间再继续加大,接触面之间再继续加大,接触面之间再继续加大,接触面之间出现相对滑动出现相对滑动出现相对滑动出现相对滑动。此时,接。此时,接。此时,接。此时,接触物体之间阻碍相对滑动的阻力,即触物体之间阻碍相对滑动的阻力,即触物体之间阻碍相对滑动的阻力,即触物体之间阻碍相对滑动的阻力,
8、即动滑动摩擦力动滑动摩擦力动滑动摩擦力动滑动摩擦力,简称简称简称简称动摩擦力动摩擦力动摩擦力动摩擦力。动摩擦力的大小与接触物体间的正压力动摩擦力的大小与接触物体间的正压力动摩擦力的大小与接触物体间的正压力动摩擦力的大小与接触物体间的正压力成正比:成正比:成正比:成正比:5-1 5-1 5-1 5-1 滑动摩擦滑动摩擦滑动摩擦滑动摩擦8 大小:大小:大小:大小:(平衡范围)满足(平衡范围)满足(平衡范围)满足(平衡范围)满足静摩擦力特征静摩擦力特征静摩擦力特征静摩擦力特征:方向:与物体相对滑动趋势方向相反:方向:与物体相对滑动趋势方向相反:方向:与物体相对滑动趋势方向相反:方向:与物体相对滑动趋
9、势方向相反 定律:定律:定律:定律:大小:大小:大小:大小:(无平衡范围)(无平衡范围)(无平衡范围)(无平衡范围)动摩擦力特征动摩擦力特征动摩擦力特征动摩擦力特征:方向:与物体运动方向相反:方向:与物体运动方向相反:方向:与物体运动方向相反:方向:与物体运动方向相反 定律:定律:定律:定律:三、动、静滑动摩擦力的特征总结:三、动、静滑动摩擦力的特征总结:三、动、静滑动摩擦力的特征总结:三、动、静滑动摩擦力的特征总结:(动滑动摩擦力与静滑动摩擦力的区别:产生了滑动)(动滑动摩擦力与静滑动摩擦力的区别:产生了滑动)(动滑动摩擦力与静滑动摩擦力的区别:产生了滑动)(动滑动摩擦力与静滑动摩擦力的区别
10、:产生了滑动)5-1 5-1 5-1 5-1 滑动摩擦滑动摩擦滑动摩擦滑动摩擦9 例例例例 作出下列各物体的受力图作出下列各物体的受力图作出下列各物体的受力图作出下列各物体的受力图 P P P P 最小维持平最小维持平最小维持平最小维持平衡状态的受力图衡状态的受力图衡状态的受力图衡状态的受力图 P P P P 最大维持平最大维持平最大维持平最大维持平衡状态的受力图衡状态的受力图衡状态的受力图衡状态的受力图四、例题四、例题10一、摩擦角:一、摩擦角:一、摩擦角:一、摩擦角:定义:定义:定义:定义:当摩擦力当摩擦力当摩擦力当摩擦力F F F FS S S S 达到最大值达到最大值达到最大值达到最大
11、值 时,其全反力时,其全反力时,其全反力时,其全反力 (全(全(全(全约束力约束力约束力约束力 )与法线的夹角)与法线的夹角)与法线的夹角)与法线的夹角 叫做叫做叫做叫做摩擦角摩擦角摩擦角摩擦角。摩擦角是表示材料的表面性质的量。摩擦角是表示材料的表面性质的量。摩擦角是表示材料的表面性质的量。摩擦角是表示材料的表面性质的量。(顶角为(顶角为 )5-2 5-2 5-2 5-2 摩擦角和自锁现象摩擦角和自锁现象摩擦角和自锁现象摩擦角和自锁现象f ff f摩擦锥摩擦锥摩擦锥摩擦锥1112定义:定义:定义:定义:当物体依靠接触面间的相互作用的摩擦力与正压力当物体依靠接触面间的相互作用的摩擦力与正压力当物
12、体依靠接触面间的相互作用的摩擦力与正压力当物体依靠接触面间的相互作用的摩擦力与正压力(即组成的全反力)自己把自己卡紧,不会松开(无论外力(即组成的全反力)自己把自己卡紧,不会松开(无论外力(即组成的全反力)自己把自己卡紧,不会松开(无论外力(即组成的全反力)自己把自己卡紧,不会松开(无论外力多大),这种现象称为多大),这种现象称为多大),这种现象称为多大),这种现象称为自锁自锁自锁自锁。当当当当 时,永远平衡(即自锁)时,永远平衡(即自锁)时,永远平衡(即自锁)时,永远平衡(即自锁)自锁条件:自锁条件:自锁条件:自锁条件:二、自锁:二、自锁:二、自锁:二、自锁:全约束力必在摩擦角之内全约束力必
13、在摩擦角之内全约束力必在摩擦角之内全约束力必在摩擦角之内5-2 5-2 5-2 5-2 摩擦角和自锁现象摩擦角和自锁现象摩擦角和自锁现象摩擦角和自锁现象13结论:结论:结论:结论:(1 1 1 1)如果作用于物块的)如果作用于物块的)如果作用于物块的)如果作用于物块的全部全部全部全部主动力的合力主动力的合力主动力的合力主动力的合力 的作用线在的作用线在的作用线在的作用线在摩擦角摩擦角摩擦角摩擦角 之内,则无论这个之内,则无论这个之内,则无论这个之内,则无论这个力怎样大,物块必保持静止力怎样大,物块必保持静止力怎样大,物块必保持静止力怎样大,物块必保持静止自锁现象。自锁现象。自锁现象。自锁现象。
14、注注注注:此时还有个方向问题,主动:此时还有个方向问题,主动:此时还有个方向问题,主动:此时还有个方向问题,主动力合力的方向应与全约束反力方向力合力的方向应与全约束反力方向力合力的方向应与全约束反力方向力合力的方向应与全约束反力方向相反,否则,则不会平衡,也不会相反,否则,则不会平衡,也不会相反,否则,则不会平衡,也不会相反,否则,则不会平衡,也不会自锁。自锁。自锁。自锁。(实际中常应用该原理的机构:圆锥销、压榨机)(实际中常应用该原理的机构:圆锥销、压榨机)(实际中常应用该原理的机构:圆锥销、压榨机)(实际中常应用该原理的机构:圆锥销、压榨机)5-2 5-2 5-2 5-2 摩擦角和自锁现象
15、摩擦角和自锁现象摩擦角和自锁现象摩擦角和自锁现象(2 2 2 2)如果作用于物块的)如果作用于物块的)如果作用于物块的)如果作用于物块的全全全全部主动力部主动力部主动力部主动力的合力的合力的合力的合力 的作用的作用的作用的作用线在摩擦角线在摩擦角线在摩擦角线在摩擦角 之外,则无之外,则无之外,则无之外,则无论这个力怎样小,物块一定论这个力怎样小,物块一定论这个力怎样小,物块一定论这个力怎样小,物块一定会滑动。会滑动。会滑动。会滑动。5-2 5-2 5-2 5-2 摩擦角和自锁现象摩擦角和自锁现象摩擦角和自锁现象摩擦角和自锁现象1 1 1 1、摩擦系数的测定:、摩擦系数的测定:、摩擦系数的测定:
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