第五章.摩擦优秀课件.ppt

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1、第五章.摩擦第1 页，本讲稿共18 页第五章 摩 擦 本章重难点：有摩擦力的平衡问题 摩擦角和自锁现象第2 页，本讲稿共18 页运动5 1 滑动摩擦物块在有摩擦力的三种状态:1.静滑动摩擦力 Fs 是一个范围值.当 0 Fs f.(略大一点)静止平衡临界静止平衡第3 页，本讲稿共18 页5 2 考虑摩擦时物体的平衡问题思考的要点:1.有摩擦力的平衡问题往往是求力的范围值,一般方法是求解临 界状态平衡之后再讨论.2.临界平衡时,摩擦力的方向恒与接触面相对运动趋势的方向 相反,不可任意假定.3.对于非平动物体的临界平衡,一般要考虑两种情况:力矢平衡 和力矩平衡.例一.(书上例 5 2)p 116

2、图示凸轮机构.已知推杆与滑道间的摩擦系数为 fs,滑道宽度为 b.设凸 轮与推杆接触处的摩擦忽略不计.问 a 为多大,推杆才不致被卡住.解:(定性地分析一下可知,a 太长就会卡死)取推杆为研究对象,并设受力为临界平衡(见下一页)第4 页，本讲稿共18 页dBAMeaO1xydaABOb根据结构的定性分析,当 0 a 推杆不会被卡死.第5 页，本讲稿共18 页例二.均质木箱重P=5 kN,它与地面的静滑动摩擦系数 fs=0.4.图中 h=2a=2m,=30.求木箱能保持平衡的最大拉力设木块处于不转动的临界平衡状态,则有绕A 点逆时针转动的趋势.故 保持木箱平衡最大的拉力ha30ABha30A B

3、 解：设木块处于不移动(平动)的临界平衡状态第6 页，本讲稿共18 页 5 3 摩擦角和自锁现象1.摩擦角 2.定义:临界平衡状态下,摩擦约束面法线方向与全反力方向的夹角.3.(全反力:最大静摩擦力和法向反力的合力)由摩擦角的定义可知:摩擦角的实用意义在于:在临界平衡状态中,它确定了摩擦面约束反力的方向.2.自锁 对有摩擦力的静止平衡状态,如果用摩擦角的概念来说明,就是:当主动力合力方向与摩擦面法线的夹角小于摩擦角,物体就自锁 而静止平衡.第7 页，本讲稿共18 页临界平衡 3.摩擦角的应用例三.物体重为P,放在倾角为 的斜面上.设物体与斜面间的摩擦角为,且.求:当物体处于平衡时,水平力F1

4、的大小.解:由题意,F1 为一个范围值.设物体临界平衡且有向上滑动的趋势.则物体受力状态如图所示.第8 页，本讲稿共18 页由三力平衡汇交,作封闭力三角形 又设物体临界平衡且有向下滑动的趋势,物体受力如图示.考虑平衡的范围值,于是有:由三力平衡汇交作封闭力三角形.第9 页，本讲稿共18 页例四(第五版书上例 5 6)重为P=100 N 均质轮夹在无重杆AB 和水平面之间,在杆端B 作用一垂直于AB 杆的力 FB=50 N.轮子与杆间的静滑动摩擦系数 fc=0.4.轮子的半径为 r,杆子长为 l,当=60 时 AC=l/2.如果要维持系统平衡,(1)设D 处的静摩擦系数 fD=0.3,求此时作用

5、于轮心O 处水 平推力F 的最小值;(2)若 fD=0.15,则此时F 的最小值又是多少?第10 页，本讲稿共18 页ABCADOBC解:先分析左边这张图.设临界平衡,轮子有向右运动的趋势.DOC3060取轮子为研究对象:而D 处若滑动则应有:假定C 处在临界平衡时有滑动的趋势,则轮子有向右沿地面滚动的趋势.取AB 杆为研究对象:第1 1 页，本讲稿共18 页可见假定C 处先滑动是正确的.当fD=0.15 时,若仍然假定C 处先滑动,则FD=40N.但是这时显然,这时D 处 先滑动.于是有,取AB 杆分析:取轮子分析:第12 页，本讲稿共18 页 5 4 滚动摩阻的概念滚动摩阻产生的原因:滚动

6、接触面不可能完全是刚性.设 图示的磙子处于将滚而未滚的临界平衡状态,其受力与滚动摩阻产生的机理由下列的图示说明.OAOAMOAMOA实验测定:如果轮子与接触面间无滑动,我们称轮子作 纯滚动.在轮子作 纯滚动 时,滚动摩阻 而滑动摩擦力为:第13 页，本讲稿共18 页习 5 19 解:轮子静止平衡,取轮子为研究对象MrrROA本题要表明的是:在静止平衡状态中 在静止平衡状态中,无论是滑动摩擦力还是滚动摩擦力偶,都是通过静力平衡方程式求得.而不是用相应的摩擦公式,因而摩擦力或摩擦力偶的方向不必与所设的运动趋势相反.第14 页，本讲稿共18 页AOMB习 5 6 已知:OA=l,力偶M,AB杆与水平

7、夹角 为.滑块与水平面的摩擦系数为 fs,且 tan fs.求保持系统平衡的力 F 的大小.OMA解:取OA 杆为研究对象 取 B 物块为研究对象,受力如左下图.设 F 取极大值而临界平衡,作矢量三角形.90+90-B第15 页，本讲稿共18 页90-(-)-90-又设F 取极小值而临界平衡,作矢量三角形B第16 页，本讲稿共18 页习 5 12 已知:d=500mm.a=5mm.fs=0.1 求:b=?取钢板分析:A,B 处没有相对滑动的临界状态是,A,B 处的全反力与滚轮半径的夹角为 摩擦角.当,两全反力的合力才能 将钢板送入轧辊.即 cos cos 满足条件.abABd第17 页，本讲稿共18 页第18 页，本讲稿共18 页