摩擦力大小和方向的確定
1.摩擦力的方向,應沿著接觸面的切線方向,并且與相對運動(或相對運動趨勢)的方向相反,應當強調,物體所受摩擦力方向與物體的運動無必然聯系,它可以與物體運動方向相反,也可以與物體運動方向相同,
摩擦力所阻礙的不是物體的運動,而是物體間的相對運動或相對運動趨勢。要充分理解相對運動的含義,所謂相對運動趨勢的方向就是假定物體間沒有摩擦力時物體相對運動的方向。
2.確定摩擦力的大小,首先必須分清摩擦力的種類,即是滑動摩擦力還是靜摩擦力。
靜摩擦力產生在有相對運動趨勢時,但又相對靜止的物體之間,其大小沒有定值和現成的計算公式,必須分析它們的運動狀態和其它條件,然后根據物體的平衡或牛頓運動定律通過計算來確定。
滑動摩擦力大小跟正壓力成正比,其公式為f=μN。它與接觸面面積的大小無關;與物體的運動狀態無關;與沿物體接觸面切線方向上的外力大小無關。
放置在水平面上的物體,在不斷增加的水平外力F作用下,其摩擦力f與水平外力F的關系可用圖像來表達(如圖所示)。認真分析理解此圖像,對靜摩擦力和滑動摩擦力的認識將會更加透徹。
在分析具體的力學問題時,應特別注意摩擦力產生的條件以確定摩擦力的有無,接觸面光滑顯然無摩擦力;接觸面粗糙,但物體間既無相對運動又無相對運動的趨勢,物體間也不存在摩擦力,如放在勻速運動的水平傳送帶上的物體,當速度與傳送帶相等時,它與傳送帶間就無摩擦力;接觸面粗糙,物體間也有相對運動,但相互間無擠壓,摩擦力還是不存在,如一塊磚緊靠在豎直的墻,放手讓磚沿墻壁下滑,磚是不可能受到摩擦力的。
典型例題:
例1、已知m與豎直墻的接觸面粗糙。F垂直于墻面。
求:
①m靜止時,m受到的摩擦力。
②m沿墻向下運動時,受到的摩擦力。