1、第五章摩擦本章介绍了静、动滑动摩擦力的特点，磨擦角和自锁现象，对考虑滑动摩擦时的平衡问题进了讨论与举例，同时也讨论了滚动摩阻的概念。本章的重点是静滑动摩擦，其理论与概念大多比较熟悉，但题目一般有一定的难度。对摩擦现象人们已经进行了大量的研究，但并没有研究很透彻，教材里所介绍的公式与一些概念只是建立在实验基础上的，是经验公式，并没有理论推导。用这些公式与概念可以解决一些问题，但不能解决所有摩擦问题。对摩擦的研究已经形成了一门新的学科，称为摩擦学，且已有相应的教科书。一、学习要求1理解静、动滑动摩擦的概念和静、动滑动摩擦力的特点；2能求解滑动摩擦时单个物体与简单物体系的平衡问题；3了解摩擦和自锁的
2、概念，了解滚动摩阻的机理和概念。二、基本内容1摩擦现象：按照接触物体之间可能会相对滑动或相对滚动，可分为滑动摩擦和滚动摩擦。2库仑摩擦定律：滑动摩擦力是在两个物体相互接触的表面之间有相对滑动趋势或有相对滑动时出现的切向阻力。前者称为静滑动摩擦力，后者称为动滑动摩擦力。静摩擦力的方向与接触面间相对滑动趋势的方向相反，它的大小随主动力改变，应根据平衡方程确定。静摩擦力F s变化的范围在零与最大值F max之间，即0F sF max当物体处于平衡的临界状态时，静摩擦力达到最大值F max，其大小由库仑静摩擦定律决定，即Fmax=fsFNfs称为静滑动摩擦因数，与接触面的性质有关，用实验方法测定。当物
3、体发生滑动时的摩擦力称为动滑动摩擦力，其方向与相对运动方向相反，大小为Fd=fFN其中f称为动滑摩擦因数，一般有 ffs3摩擦角与自锁现象摩擦角 为全约束反力与法线间夹角的最大值，且有tan=fs当作用于物体的主动力的合力的作用线与支承面的法线所夹的锐角小于摩擦角 时，无论这个力有多大，物体总能保持平衡状态的现象。称为自锁。即自锁现象发生时总有0 其中： NsFtan4滚动摩阻力偶与滚动摩阻系数两个相互接触的物体有相对滚动或滚动趋势时，支承面给物体的作用中除了可能存在的摩擦力F之外，还有一个阻碍滚动的力偶M作用于物体，该力偶称为滚动摩阻力偶。其方向与相对滚动趋势相反，大小由平衡条件决定，并且有
4、0MM max其中M max= FN为滚动摩阻力偶的最大值， 称为滚动摩阻系数，具有长度量纲。三、重点和难点重点：1滑动摩擦力和临界滑动摩擦力，滑动摩擦定律。2考虑滑动摩擦时物体的平衡问题的求解方法。难点：正确区分不同类型的含摩擦平衡问题；正确判断摩擦力的方向及正确应用库仑摩擦定律。四、学习提示1弄清楚摩擦力与运动状态之间的关系，通过实例了解物体处于不同状态下摩擦力的大小和方向的确定方法。2滑动摩擦和滚动摩擦都是接触面对物体的约束作用。滑动摩擦显示为一个力，滚动摩擦则显示为一个力偶，二者性质不同。一般有滚动摩擦的场合，总会有滑动摩擦存在，但是，不一定是最大值，对又滑又滚的临界平衡问题，两者都是
5、最大值，而只滚不滑（纯滚动）的情况，一般仅滚动摩阻力偶矩达到最大值。3通过练习题总结考虑含摩擦平衡问题的类型题及解题要点，值得强调，在分析求解考虑摩擦的平衡问题时，首先需要对物体所处的状态作出判断，其次是要判断物体的运动趋势，以便正确分析摩擦力和滚动摩阻力偶。物体平衡时，既要满足平衡条件又要满足接触面的物理性质给出的限制条件。要注意只有物体处于临界平衡状态时才能使用关系式Fmax=fsFNMmax= FN有时利用几何平衡条件和摩擦角的概念求解考虑摩擦的平衡问题（夹具或机构的自锁等）较为方便，此时三力平衡汇交定理和二力构件的概念十分有用五、课后思考：1、已知一物块重 P = 100N，用 F =
6、 500N 的水平力压力一铅直表面上，如图 5-1 示，其静摩擦因数 。问此时物块所受的摩擦力等于多少？3.0sf答案：摩擦力为 100N。图 5-1 图 5-22、如图 5-2 示，试比较用同样材料、在相同的光洁度和相同的胶带压力 F 作用下，平胶带与三角胶带所能传递的最大拉力。答案与提示：三角胶带传递的拉力大。取平胶带与三角胶带横截面分析正压力，可见三角胶带正压力大于平胶带正压力。3、为什么传动螺纹多用方牙螺纹（如丝杠） ，而锁紧螺纹多用三角螺纹（如螺钉）？提示：在相同外力（力偶或轴向力）作用下，参看上题可知，方螺纹参生的摩擦力较小，而三角螺纹产生的摩擦力较大，正符合传动与锁紧的要求。4、
7、物块重 P，一力 F 作用在摩擦角之外，如图 5-3 示，已知 ，F = P。问物块25动不动？为什么？答案：物块不会动。主动力合力作用线在摩擦角内且向下。5、如图 5-4 示用钢楔劈物，接触面的摩擦角为 。劈入后欲使楔不滑出。问钢楔两f个平面间的夹角 应力多大？楔重不计。答案： 。摩擦自锁现象。2图 5-3 图 5-46、已知如图 5-5 物体重为 P，尺寸如图，现以水平力拉此物体，当刚开始拉动时，A、B 两处的摩擦力是否都达到最大值得？如 A、B 两处的静摩擦因数均为 ，此两处最sf大静摩擦力是否相等？又，如力 F 较小而未能拉动物体时，能否分别求出 A、B 两处的静摩擦力？图 5-5答案：都达到最大值。不相等。若 A、B 两处均未达到临界状态，则不能分别求出A、B 两处的静滑动摩擦力；若 A 处已达临界状态，且力 F 为已知，则可能分别求出A、B 两处的静滑动摩擦力。
