摩擦学作业
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摩擦作业参考答案与解答1.相同的光滑半球,半径各为r ,重量各为2P ,放在摩擦系数21=f 的水平面上。
在两半球上放了半径为r 、重为P 的球,如图所示。
求在平衡状态下两半球球心之间的最大距离b 。
答案:22r b =2.均质杆AB 斜放于铅垂墙与光滑滑轮间,如图所示。
已知杆与墙之间的摩擦角为ϕ f 。
求平衡时杆长的极大值与极小值。
解:分别考虑A 处将要发生向上和向下运动两种临界状态 。
先考虑A 处将要发生向下滑动的临界状态,受力分析如图(b )所示。
这里用几何法求解,三力应汇交于点D ,根据几何关系有(1) )cos(cos )cos( ,2f f ϕθθϕθ−=−==aAC AD l AE又 (2) cos cos f ϕθAD AE AH == 将式(1)代入式(2)解得)cos(cos cos 2 f 2fmin ϕθθϕ−==a l l同理,只要改变摩擦力的方向,即可求得)cos(cos cos 22max f fa l ϕθθϕ+=本题当然也可用解析法求解,这里不再给出。
3.图示一折梯放置地面上。
折梯两脚与地面的摩擦系数分别为:f A =0.2,f B =0.6。
折梯一边AC 的中点D 上有一重P =500N 的重物。
如果不计折梯的重量,问能否平衡?如果平衡,计算两脚与地面间的摩擦力。
答案:折梯平衡,此时摩擦力 F A S =F B S =72.17N提示:先假定平衡,在平衡的前提下,摩擦力的计算与一般的约束力的计算相同;然后校核计算出的摩擦力是否满足F S <f s F N 。
4.有人想水平地执持一迭书,他用手在这迭书的两端加一压力F =225N ,如图所示。
如每本书的质量为0.95kg ,手与书之间的摩擦系数为0.45,书与书之间的摩擦系数为0.40。
求可能执书的最大数目。
答案: 本21=n提示: 应考虑两种情况,一是手与书之间的摩擦力最多能执书的数目;二是最外两本书与其余书之间的最大摩擦力又能执多少本书。
摩擦力1.关于摩擦力,下列说法正确的是( )A.无论是静摩擦力还是滑动摩擦力,均跟正压力有关B.静摩擦力跟平行于接触面的外力大小有关C.正压力增大,静摩擦力有可能不变D.静摩擦力的大小跟接触面粗糙程度有关解析:滑动摩擦力的大小跟正压力成正比,静摩擦力由平行于接触面的外力和平衡条件决定,而不是决定于正压力和接触面的粗糙程度,B、C正确。
答案:BC2.关于弹力和摩擦力,下列说法中错误的是( )A.弹力和摩擦力都是接触力B.有摩擦力必有弹力C.有弹力必须有摩擦力D.同一接触面上的弹力和摩擦力一定相互垂直解析:由弹力、摩擦力产生的条件知C错误。
答案:C3.关于摩擦力的方向,下列说法中正确的是( )A.摩擦力的方向总是和物体运动的方向相反B.滑动摩擦力的方向可能和物体运动的方向相同C.物体所受摩擦力的方向总是和接触面垂直D.物体受的摩擦力的方向总是和物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反解析:摩擦力方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反,与运动方向可能相同,且一定沿接触面,B、D正确,A、C错误。
答案:BD4.杂技演员用双手握住竖直的竹竿匀速攀上和匀速下滑,他所受的摩擦力分别是F1和F2,那么( )A.F1向下,F2向上,且F1=F2B.F1向下,F2向上,且F1>F2C.F1向上,F2向上,且F1=F2 图1D.F1向上,F2向下,且F1=F2解析:运动员向上、向下都是匀速运动,且只受重力和摩擦力的作用,由二力平衡知,运动员所受的摩擦力总是向上,大小等于其重力。
故选项C正确。
答案:C5.如图2所示,在粗糙的水平地面上有质量为m 的物体,连接在一劲度系数为k 的弹簧上,物体与地面之间的动摩擦因数为μ,现用一水平力F 向右拉弹簧,使物体m 做匀速直线运动,则弹簧 图2伸长的长度为(重力加速度为g )( )A.k FB.mg kC.kμmgD.μmg k解析:设弹簧伸长长度为x ,由胡克定律和二力平衡得kx =μmg ,所以x =μmgk。
1、摩擦有利:走路时,鞋与地面之间的摩擦有害:人拉笨重的物体时,物体与水平地面间的摩擦2、磨损有利:磨刀有害:机器的运动部件间产生的磨损3、润滑有利:自行车链条涂润滑油有害:跑步机涂过多润滑油,跑步带会打滑摩擦学三大公理1、摩擦学第一公理——摩擦学行为是系统依赖的发生在相对运动、相互作用表面和表面间的各种行为是摩擦学研究的内容,统称为摩擦学行为.表面的相对运动、相互作用是这些行为的原因,而行为的结果则是人们看到的各种与摩擦学有关的现象.摩擦学行为的内容十分复杂,将在以下举例加以讨论,更多的实例详见文献[3和5].应该强调的是,要注意元素之间的相对运动和相互作用,它们改变了单个元素的固有性质.所谓系统依赖,是指简单系统(见图1)以及由简单系统所构成的任何更为复杂的系统[3,5],其行为已不能由任何一个构成它的元素来实现.Fig 1 Simplest tribological system图1 最简单的摩擦学系统2、摩擦学第二公理——摩擦学元素的特性是时间依赖的与构成构件的材料相比,构成摩擦副的任何一个元素的材料承受更为严酷的载荷:在非常小的尺度范围内(表面不平)传递与构件整体所传递的相同的载荷,载荷密度极大;传递是在异构表面间实现的,不同于在同一材料内部的传递;同时存在相对运动,加剧了载荷的作用;而相对运动产生的高温则从物理和化学方面推动了变化的过程,如图2所示.这种由表面相对运动和相互作用引起的变化,其速度大大超过构件中由其它行为导致的变化,因此,过去通常作为时不变处理的系统,在摩擦学分析和摩擦学设计时,就必须作为时变对象处理.在系统整个生命周期中,变化的速度也常常分成如图3所示几个大小不等的阶段.也有另外一些系统具有更复杂的变化规律.摩擦学所要着重研究的内容之一,正是这种时变规律.Fig 2 The severity of work condition of a tribo-pair图2 摩擦副工作的严酷性Fig 3 Variation of the speed of change in a life cycle图3 全生命周期中时变速度的变化3、摩擦学第三公理——摩擦学行为是多个学科行为间强耦合结果就如图1所示的最简单的摩擦学系统而言,两个表面及两表面介质之间的相对运动和相互作用是力学行为;由此耗散的机械能转变为热能、热能向周边的传递并形成稳定的和不稳定的温度场是热力学和传热学行为;表面及表面间介质材料的分子相互作用及转移是物理学行为;表面及表面间介质材料的离子级和原子级相互作用是化学行为;如果两表面间存在电场和(或)磁场,则这些外场将导致电磁学行为,主要包括产生引力或斥力、导致表面和表面间材料分子排列的变化、导致表面材料中产生涡流和热等.以上这些行为之间存在相互强耦合作用.当孤立地研究其中任何一个行为时,可以采用其所从属的学科的理论和方法.而摩擦学的理论就是研究“在摩擦学环境下,它们之间相互耦合作用的规律”.这种规律“不是任何一个其它学科所能给出的”.与第一公理相比,第三公理集中反映行为方面的关系.。
摩擦、磨损与润滑填空1、一般认为滚动摩擦主要来自四个方面:(1)___________;(2)__________;(3)__________;(4) ___________。
答题时间2 难易级别1标准答案微观滑移;弹性滞后;朔性变形;粘着作用摩擦主要来自四个方面:(1)___________;(2)__________; (3)__________;(4) ___________。
答题时间2 难易级别1标准答案微观滑移;弹性滞后;朔性变形;粘着作用; (3)__________;(4) ___________。
答题时间2 难易级别1标准答案微观滑移;弹性滞后;朔性变形;粘着作用_________;(4) ___________。
答题时间2 难易级别1标准答案微观滑移;弹性滞后;朔性变形;粘着作用___;(4) ___________。
答题时间2 难易级别1标准答案微观滑移;弹性滞后;朔性变形;粘着作用___。
答题时间2 难易级别1标准答案微观滑移;弹性滞后;朔性变形;粘着作用2、材料的_________,在__________中比在金属中显著。
___,在__________中比在金属中显著。
_________中比在金属中显著。
___中比在金属中显著。
答题时间1 难易级别2标准答案弹性滞后损失;粘弹性材料1 难易级别2标准答案弹性滞后损失;粘弹性材料3、在高应力强度下,滚动摩擦阻力主要由__________产生;而在低应力强度下,滚动摩擦阻力由_____________产生。
生;而在低应力强度下,滚动摩擦阻力由_____________产生。
力强度下,滚动摩擦阻力由_____________产生。
动摩擦阻力由_____________产生。
答题时间2难易级别2难易级别2标准答案表面下的朔性变形;材料本的滞后损耗损耗4、滚动摩擦力基本上是___________的量度。
答题时间1 难易级别1标准答案朔性变形力5、摩擦损耗的能量大部分作为______释放出来。
研究生课程《摩擦学》习题及答案1.1摩擦学定义及其三个主要分支摩擦学是研究作相对运动的相互作用表面及其有关理论和实践的一门科学技术。
就其功能和机理而言,摩擦学可归纳为三个主要的学科分支:摩擦、磨损与润滑。
1.2简述摩擦理论学说摩擦学研究的对象很广泛,在机械工程中主要包括:动、静摩擦,零件表面受工作介质摩擦或碰撞、冲击,机械制造工艺的摩擦学问题,弹性体摩擦。
摩擦学已由当初的摩擦、磨损与润滑三大研究内容扩展到摩擦、磨损、润滑和摩擦学设计四大领域。
基于目前的学科发展摩擦学的主要研究内容可归纳如下:特殊工况下的摩擦学研究纳米摩擦学的研究先进表面处理工艺的摩擦学特性研究摩擦学设计方法与数据共享技术的研究仿生摩擦学研究摩擦学系统监控技术的研究摩擦学问题的模拟计算和零件寿命评估摩擦学新材料研究2.1论述轮廉支承长度率曲线与轮廉表面微观的特征关系。
轮廊支承长度率曲线是描述轮廊表面微观几何形状特征最主要的表征形式之一。
由于轮廊支承长度率是无量纲值,此时支承曲线的形状与不平度的绝对高度无关,而是由不平度的形状和轮廓峰的分布性质决定的。
2.2表面湿润程度的表征方法及意义。
湿润现象反映了固体表面自由能、固-液界面自由能和吸附在固-液界面上的分子状态。
液体在固体上的湿润行为实质上是一种置换过程,最常见的过程是液体在固体表面置换空气,而湿润程度可用接触角表示。
接触角是工程中常用来度量湿润性和固-液黏结强度的重要指标,接触角越小,黏结功越大,湿润性越好。
2.3论述在载荷不变的前提下,实际接触面积与名义接触面积无关。
名义接触面积是接触表面的表观面积,,由接触物体的外部尺寸决定;实际接触面积是物体真实接触面积的总和。
实际接触面积仅为名义接触面积的很少一部分。
而实际接触面积的增加是依靠接触点数目的增加和每一接触尺寸的加大,且起主要作用的是接触点数目的增多。
假定两钢平面相接触,并施加载荷,这时微凸体顶部将发生塑性变形,直到各个微凸体顶部的实际接触面积足以承担载荷为止。
摩擦力我高兴!因为我学到了……感悟.生活中的摩擦力可分为、、三种..静摩擦力:.静摩擦力产生的条件:、.摩擦力的方向:我自信!.用钢笔写字时,笔尖与纸面之间的摩擦为摩擦;用圆珠笔写字时,笔尖与纸面之间的摩擦;擦黑板时,黑板擦与黑板面之间的摩擦为摩擦;人走路的时候,鞋底与地面之间的摩擦.足球在水平的地面上滚动,越滚越慢最终会停下来,这是因为足球受到.(填“静摩擦力”动摩擦力"或“滚动摩擦力”).两物体间要产生摩擦力必须满足的条件是 ( ).两物体要相互接触而且要相互挤压 B.两物体有相对运动趋势或已经发生相对运动.两物体的接触面必须都是粗糙的 D.必须同时满足A、B、C三个选项的条件.下列几种情况中物体间存在摩擦力的是 ( ).放在水平地面上静止的物体跟水平面之间 B.放在斜面上静止的物体跟斜面之间.沿光滑斜面滑下的物体跟斜面之间 D.放在水平面上相互接触且都静止的物体之间.关于摩擦力,下列说法正确的是().物体运动就一定受到摩擦力 B.摩擦力的方向总是跟物体的运动方向相反.两个物体只要接触,它们之间就一定存在摩擦力 D.静止的物体也可能受到摩擦力.摩擦与我们的生活息息相关,假如没有摩擦,下列现象不可能发生的是().人无法走路 B.火柴头难以划燃.老师仍能用粉笔在黑板上写字 D.自行车刹车失灵.下列各种摩擦中,有害的摩擦是()。
手握瓶子,手与瓶子之间的摩擦 B。
机械运转时,各部件之间的摩擦。
自行车刹车时,车轮与地面间的摩擦 D.吃饭时,筷子与食物之间的摩擦.下列几个过程中,属于滚动摩擦的是 ( ).擦黑板时,板擦与黑板间的摩擦 B。
传动皮带打滑时,皮带与皮带轮间的摩擦.用卷笔刀削铅笔时,铅笔与转孔间的摩擦 D.骑车时前车轮与地面之间的摩擦.下列事例中,通过改变压力大小来改变摩擦力的是 ( ).汽车打滑时,常在轮胎下铺一些碎石或稻草 B.往生锈的锁头里滴一些油便于开锁.自行车紧急刹车时,要用力捏紧车闸以便尽快停下 D.高低杠运动员上杠前在手上涂抹镁粉.下列各现象中,属于静摩擦的是 ( )属于滑动摩擦的是 ( )属于滚动摩擦的是 ( ).上螺钉时,螺钉在螺母中转动 B.正常步行时,鞋底与地面之间.骑自行车前进,前轮与地面之间 D.拔河时,手与绳索之间.滑冰时,冰刀与冰面之间 F.滑旱冰时,旱冰鞋与地面之间.用橡皮擦纸时,橡皮与纸间的摩擦 H.皮带正常传动时,皮带与皮带轮间的摩擦.阅读短文,回答问题:汽车刹车之后现代社会汽车大量增加,发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止.司机从看到情肉动作操纵制动器来刹车需要一定的时间,这段时间叫反应时间;在这段时间内车要保持原速前进一段距离,叫离.从操纵制动器刹车,到车停下来,汽车又要前进一段距离,这段距离叫制动距离.(1)汽车在正常行驶时,前面的车轮与地面间的摩擦是__________摩擦,后面的车轮与地面间的摩擦是_____摩擦.(汽车后车轮是主动轮)(2)遇到意外情况紧急刹车后,汽车在路面滑出一段距离,车轮与地面间的摩擦是_________摩擦.(3)为了提醒司机朋友在雨雪天气里注意行车安全,在高速公路旁设置了“雨雪路滑,减速慢行”的警示牌,说明这句话的物理道理.1.在下图中用力的示意图画出物体受到的摩擦力f.(错处:作用点、符号f)我诚信!学习效果自评理想一般不理想老师!我还想问:老师! 我想对你说:订正人:检查人:尊敬的读者:沿粗糙斜面下滑的在粗糙水平面上滚动的小静止在墙面上的木随传送带向上运动的麻被提起的大米本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来,本文稿在发布之前我们对内容进行仔细校对,但是难免会有不尽如人意之处,如有疏漏之处请指正,希望本文能为您解开疑惑,引发思考。
摩擦学-摩擦学1、摩擦学研究的理论和实践包括设计和计算、润滑材料和润滑方法,摩擦材料和表面状态以及摩擦()、监测和预报等。
2、摩擦学的一般定义是:“关于相对运动中相互作用表面的科学、技术及有关的实践”。
通常也理解为包括摩擦、磨损和()在内的一门跨学科的科学。
3、摩擦学研究的对象很广泛,概括说研究摩擦、磨损(包括材料转移)和润滑(包括固体润滑)的原理及其应用。
概括起来有哪八个方面?4、简述摩擦学研究的基本方法?5、固体表面的几何形状特征?6、固体表面粗糙度参数有哪些?7、赫兹接触8、减摩摩擦9、增摩摩擦10、衡量磨损特性的主要参数是磨损率,通常可采用哪三种磨损率?11、简述磨损的分类?12、雷诺方程条件有哪些?13、简述油品代用原则?14、固体表面的几何特性通常用()和()来描述。
15、固体表面由于加工过程中的变形及局部加热,表现出不同于基体的物理机械性能,主要表现在()、()、()、()和()等。
16、固体表面的吸附分为()和()。
说明两种吸附的意义物理吸附是非常快的可逆过程。
被吸附分子保持自己的特性。
其与表面的结合属典型的范·德·瓦尔斯力。
在化学吸附作用下,吸附原子与表面原子()间发生电子交换,相互发生化学作用,从而使吸附表层的结构和化学性质发生变化,形成化合物。
17、影响滑动摩擦的主要因素有()、()、()、()和()。
18、摩擦引起的表面效应有()、()、()。
19、摩擦后表面的白层组织是由于()、()和()三种效应所致。
20、滚动摩擦的机理与模型主要有()、()、()和()。
21、常见的磨损形式包括粘着()、()、()、()、()和()。
22、减摩材料主要包括()、()和其他减摩材料。
23、摩阻材料的主要失效形式为()和()。
24、常见的润滑原理(方式)有那些?说出三种以上常见的固体润滑材料。
25、说明边界润滑的意义及和流体润滑的差异。
26、解释磨损的实质及磨损与摩擦的关系,简要说明磨损的分类。
3.3 摩擦力(作业)1、关于摩擦力,下列说法正确的是()A)相互压紧的粗糙物体间总有摩擦力作用B)只有互相压紧且有相对运动或有相对运动趋势的不光滑的物体间才有摩擦力作用C)摩擦力一定与正压力成正比D)速度越大的物体,所受的滑动摩擦力越大2、如图示,以水平力F压物体A,使A静止于竖直墙上,现逐渐增大F,在此过程中A与墙间的静摩擦力的大小:A)可能增大 B)一定不变C)可能减小 D)可能为零 A3、如上图中以水平力F压在物体A上,这时A沿竖直墙面下滑,若A与墙面间的滑动摩擦系数为μ,A的质量为m,那么A与墙面间的滑动摩擦力大小等于:()A)μmg B)mg C)F D)μF4、如图示,皮带传动的示意间,O1主动轮,O2是从动轮,两轮水平放置,当O1顺时针匀速转动时,重10N的物体同皮带一起运动,若物体与皮带间最大静摩擦力为5N,则物体所受皮带的摩擦力大小和图中皮带上P、Q所受摩擦力的方向是:()A)5N,向下、向下 Q PB)0,向下、向上 O1 O2C)0,向上、向上D)0,向下、向下5、关于弹力和摩擦力的关系,下列说法中正确的是:()A)两物体间有弹力时,一定有摩擦力;B)两物体间有摩擦力时,一定有弹力;C)弹力和摩擦力不一定相互垂直;D)当两物体间弹力消失时,摩擦力不一定同时消失。
6、倾角为α的传送带上有一物体,如图所示,在下列情况中,物体将受到沿传送带斜向上方向的静摩擦力的是()A、物体与传送带均保持静止B、物体沿静止的传送带匀速下滑C、物体随传送带匀速向上传,物体与传送带间不发生打滑现象D、物体随传送带一起匀速向下运动,且两者保持相对静止7、关于静摩擦力,下列说法正确的是()A)静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反B)静摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反C)受静摩擦力作用的物体一定是静止的D)对一个条件确定的接触面而言,静摩擦力的大小是不能变化的8、如图示,质量和表面粗糙情况相同的长方体木块在力F作用下运动,水平面给木块的滑动摩擦力在甲、乙两种情况中:()A)甲大 B)乙大C)一样大 D)无法确定9、运动员用双手握住竖直的竹竿匀速攀上和匀速滑下,它所受的摩擦力分别是f1和f2,那么()A、f1向下,f2向上,且f1=f2B、f1向下,f2向下,且f1=f2C、f1向上,f2向上,且f1=f2D、f1为静摩擦力,f2为滑动摩擦力10.关于动摩擦因数,下列说法正确的是( )A、两接触面间压力越大,动摩擦因数越大B、两物体间滑动摩擦力越大,动摩擦因数越大C、两物体间的动摩擦因数与动摩擦力成正比,与两物体间的压力成反比D、两物体间的动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度等决定的,与动摩擦力和正压力无关11、如图示质量为m的木块置于水平桌面上的木板上滑行,木板静止,质量为M,已知木块与木板间、木板与桌面间的动摩擦因素均为μ,求桌面给木板的摩擦力12.如图所示,一根质量为m、长为L的均匀长方体木料放在水平桌面上,木料与桌面间的滑动摩擦力大小为重力的μ倍.现用一水平力F推木料,当木料经过图示位置时,桌面对它的滑动摩擦力大小为________.13、重为400N的木箱放在水平地面上,木箱与地面间的最大静摩擦力是120N,动摩擦因数是0.25,如果分别用70N和150N的水平力推木箱。
第四章作业答案1、解 圆柱体为研究对象,受力如图所示。
2、解 铁板如图所示。
由于两轮对称配置,可设
3、解(1)物E 重较小时,临界受力如图(b)所示。
① 临界下滑
② 临界逆时针翻倒判别
所以图b 所示状态不会翻倒。
(2)物E 较重时, F 较大,上滑与顺时针倾倒的临界受力如图c 所示。
① 临界上滑
② 临界顺时针翻倒
4、解(1)求刚能顶住重物不下降所需F 的最小值。
① 块B 为研究对象,块B 几乎要下滑,受力如图b 所示。
② 块A 为研究对象,受力如图c 所示。
(2)求顶住重物但还不致向上升所允许的F 的最大值。
① 块B 为研究对象,块B 刚要上滑,受力图是将图b 中的F's1画成反向,得
② 块A 为研究对象,受力图是将图c 中的F s1画成反向,得
5、解 杆 AB 为研究对象,受力及坐标系如图b 所示。
由于杆长不变,AO 与墙垂直,杆端B 在墙上只能沿以O 为圆心的圆周滑动,此圆的半径为
6、解 钢管为研究对象,受力及坐标系如图b 所示。
2.2 摩擦力作业1.下列关于摩擦力的说法中,错误的是( )A.两物体间有摩擦力,一定有弹力,且摩擦力的方向和它们的弹力方向垂直B.两物体间的摩擦力大小和它们间的压力一定成正比C.在两个运动的物体之间可以存在静摩擦力,且静摩擦力的方向可以与运动方向成任意角度D.滑动摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同,也可以相反解析:选 B.摩擦力方向沿接触面,弹力方向垂直接触面,且有摩擦力一定有弹力,A正确;静摩擦力与压力没有关系,B错误;静摩擦力可以产生在运动的物体间,且静摩擦力的方向可以与运动方向成任意角度,例如,静摩擦力提供向心力,C正确;滑动摩擦力可以是动力也可以是阻力,D正确.2.(2019·天津一模)关于静摩擦力,下列说法中正确的是( )A.两个运动的物体之间不可能有静摩擦力的作用B.静摩擦力的方向总是与物体相对运动趋势的方向相反C.静摩擦力做的功一定为零D.静摩擦力只有大小没有方向解析:选B.静摩擦力可以存在于运动的两个物体之间,A错误;静摩擦力的方向总是与物体相对运动趋势的方向相反,可能与物体运动方向相反,也可能相同,由恒力做功的表达式W=Fl cos α,可知静摩擦力可能做负功,也可能做正功,也可能不做功,故B正确,C错误;静摩擦力有大小,也有方向,故D错误.3.(2019·北京市延庆三中模拟)(多选)如图所示,在粗糙的水平面上叠放着物体A和B,A和B间的接触面也是粗糙的,如果用水平拉力F施于A,而A、B仍保持静止,则下面的说法中正确的是( )A.物体A与地面间的静摩擦力的大小等于FB.物体A与地面间的静摩擦力的大小等于零C.物体A与B间的静摩擦力的大小等于FD.物体A与B间的静摩擦力的大小等于零解析:选AD.以A、B为整体为研究对象,分析受力可知,整体水平方向受到拉力F和地面对A的静摩擦力f A,由平衡条件得到,f A=F.故A正确,B错误.以B为研究对象,分析受力可知,B相对于A没有运动趋势,B不受静摩擦力,即物体A与B间的静摩擦力的大小等于零.故C错误,D正确.4.如图所示,质量为2 kg的物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2,水平地面足够大.t=0时,物体以2 m/s的初速度向右运动,同时对物体施加一个水平向左的大小恒为2 N的拉力F,取向右为正方向,g=10 m/s2,则在t=0之后( )A.物体所受摩擦力不会变化B.物体所受摩擦力会由-4 N变为+2 NC.物体所受摩擦力会由-4 N变为-2 ND.物体所受摩擦力会由+4 N变为+2 N解析:选 B.分析摩擦力问题的关键是弄清楚是滑动摩擦力还是静摩擦力,由题意知,刚开始物体向右运动,所以物体受到向左的滑动摩擦力为-4 N;又因为物体受到向左的水平恒力,所以物体会向右做匀减速直线运动直到速度为0;之后水平恒力小于最大静摩擦力,故物体受到向右的静摩擦力,与水平恒力等大反向,大小为+2 N,选项B正确.5.如图所示,物块M在静止的传送带上匀速下滑时,传送带突然顺时针(图中箭头所示)转动起,则传送带转动后,下列说法正确的是( ) A.M受到的摩擦力不变B.M受到的摩擦力变大C.M可能减速下滑D.M可能减速上滑解析:选A.根据滑动摩擦力的公式F=μF N,传送带突然顺时针转动并不会影响动摩擦因数和物块对传送带的压力,所以滑动摩擦力大小不变,方向仍沿传送带向上,物块受重力、支持力和摩擦力的合力仍为零,故仍匀速下滑,选项A 正确.6.(多选)如图所示,物块A、B、C叠放在水平桌面上,水平拉力F作用在物块C上后,各物块仍保持静止状态,则以下说法正确的是( )A.B不受摩擦力作用B.C对A的摩擦力水平向左C.A受到的各个摩擦力的合力为零D.A、B、C三个物块组成的整体所受摩擦力为零解析:选AC.B受到重力和支持力而平衡,故B不受摩擦力作用,选项A正确;A、C整体受力平衡,桌面对A的静摩擦力f1=F,方向水平向左,即A、B、C三个物块组成的系统整体所受摩擦力大小为F,选项D错误;A在水平方向上受到桌面对A的静摩擦力f1和C对A的静摩擦力f3而平衡,f3=F,方向水平向右,选项B错误,C正确.7.如图所示,质量为m的物体用细绳拴住放在水平粗糙的传送带上,物体与传送带间的动摩擦因数为μ,当传送带分别以v1、v2的速度逆时针运动时(v1<v2),绳中的拉力分别为F T1、F T2,则下列说法正确的是( )A.物体受到的摩擦力F f1<F f2B.物体所受摩擦力方向向右C.F T1=F T2D.传送带速度足够大时,物体受到的摩擦力可为0解析:选 C.物体的受力如图所示,滑动摩擦力与绳拉力的水平分量平衡,因此方向向左,选项B错误;设绳与水平方向成θ角,则F T cos θ-μF N=0,F N +F T sin θ-mg=0,解得F T=μmgcos θ+μsin θ,因为θ不变,所以F T恒定不变,选项C正确;滑动摩擦力F f=F T cos θ=μmg cos θcos θ+μsin θ也不变,选项A、D错误.8.(多选)如图所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上,木块m受到向右的拉力F的作用而向右滑行,长木板处于静止状态,已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2.下列说法正确的是( )A.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mgB.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m+M)g C.当F>μ2(m+M)g时,木板便会开始运动D.无论怎样改变F的大小,木板都不可能运动解析:选AD.由于木块在木板上运动,所以木块受到木板的滑动摩擦力的作用,其大小为μ1mg,根据牛顿第三定律可得木块对木板的滑动摩擦力也为μ1mg.又由于木板处于静止状态,木板在水平方向上受到木块的摩擦力μ1mg和地面的静摩擦力的作用,二力平衡,A正确,B错误;若增大F的大小,只能使木块加速运动,但木块对木板的滑动摩擦力大小不变,因而也就不可能使木板运动起,C错误,D正确.9.如图所示,一个人站在水平地面上的长木板上,用力F向右推同样放置在木板上的箱子,木板、人、箱子均处于静止状态.三者的质量均为m,重力加速度为g.下列说法正确的是( )A.箱子受到的摩擦力方向向右B.人受到的摩擦力方向向右C.地面对木板的摩擦力方向向右D.若人用斜向下的力推箱子,则木板对地面的压力会大于3mg解析:选 B.箱子在水平方向受到人向右的推力和木板向左的摩擦力而处于静止状态,A错误;人受到箱子对人的向左的推力和木板对人的向右的摩擦力,二力平衡,故B正确;木板受到箱子向右的摩擦力和人向左的摩擦力,二力平衡,所以地面对木板没有摩擦力,C错误;将木板、人、箱子三者看做一个整体,竖直方向受到重力和地面的支持力,所以支持力等于三者的重力之和3mg,根据牛顿第三定律,木板对地面的压力大小为3mg,D错误.10.如图所示,一物块受到一个水平力F作用静止于斜面上,F的方向与斜面平行,如果将力F撤掉,下列对物块的描述正确的是( )A.物块将沿斜面下滑B.物块受到的摩擦力变大C.物块立即获得加速度D.物块所受的摩擦力改变方向解析:选D.物块受到的重力沿斜面向下的分力为mg sin θ,有F作用时静摩擦力的大小等于F和mg sin θ的合力,方向沿其合力的反方向.将力F撤掉,摩擦力大小变为mg sin θ,方向沿斜面向上,物块受到的摩擦力变小,物块加速度为零,仍然静止.综上知D正确.11.装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出,如图所示,则在匀加速拖出的过程中( )A.材料与平台之间的接触面积逐渐减小,摩擦力逐渐减小B.材料与平台之间的相对速度逐渐增大,摩擦力逐渐增大C.平台对材料的支持力逐渐减小,摩擦力逐渐减小D.材料与平台之间的动摩擦因数不变,支持力也不变,因而工人的拉力也不变解析:选 D.匀加速拖出材料的过程,只能持续到材料的重心离开台面的瞬间,故在匀加速拉动过程中,材料的重心在台面上,材料对台面的压力不变,材料受到的支持力不变,故C错误;而在拉动过程中动摩擦因数不变,由F f=μF N 可知摩擦力不变,故A、B错误;因为摩擦力不变,材料做匀加速直线运动,由牛顿第二定律可知F-F f=ma,所以工人的拉力不变,故D正确.12.(多选)如图所示,将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上,中间用一轻弹簧连接,两侧用细绳固定于墙壁.开始时a、b均静止.弹簧处于伸长状态,两细绳均有拉力,a所受的摩擦力F f a≠0,b所受的摩擦力F f b=0,现将右侧细绳剪断,则剪断瞬间( )A.F f a大小不变B.F f a方向改变C.F f b仍然为零D.F f b方向向右解析:选AD.剪断右侧细绳瞬间,b木块仍受弹簧向左的拉力,故此时F f b 不等于零,其方向水平向右,与弹簧拉力方向相反.a木块在剪断细绳瞬间与剪断前受力情况没有发生变化,故F f a的大小、方向均没有变化.选项A、D正确.13.如图所示,A、B两物体叠放在水平地面上,A物体质量m=20 kg,B 物体质量M=30 kg.处于水平位置的轻弹簧一端固定于墙壁,另一端与A物体相连,轻弹簧处于自然状态,其劲度系数为250 N/m,A与B之间、B与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.5.现有一水平推力F作用于物体B上使B缓慢地向墙壁移动,当移动0.2 m时,水平推力F的大小为(已知A、B之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2)( )A.350 N B.300 NC.250 N D.200 N解析:选B.假设A、B间没有相对滑动,则轻弹簧的压缩量为x=0.2 m,此时轻弹簧的弹力大小为F=kx=50 N,而A与B间的最大静摩擦力为F f A=μmg=100 N,所以A、B之间没有相对滑动,它们之间的摩擦力为静摩擦力,其大小为F f1=50 N,B与地面间的摩擦力为滑动摩擦力,其大小为F f2=μ(m+M)g=250 N,由B缓慢移动,可理解为时时刻刻受力平衡,可知推力的大小为F=F f1+F f2=300 N,即B选项正确.14.(多选)如图甲所示,斜面体固定在水平面上,斜面上有一物块在拉力F 的作用下始终处于静止状态,拉力F在如图乙所示的范围内变化,取沿斜面向上为正方向.则物块所受的摩擦力F f与时间t的关系可能正确的是( )解析:选BD.若t=0时,静摩擦力沿斜面向上,随F减小,F f增大,当F 反向后,F f在原基础上继续增大,D正确;若t=0时,静摩擦力沿斜面向下,随F减小,F f减小,在F=0前,F f变为沿斜面向上,B正确.。
高一物理第一章第四节摩擦力(1)作业4及答案一、选择题(每小题6分,共60分)关于摩擦力,下列说法正确的是( )A.物体受到摩擦力作用时,一定受到弹力作用B.只有运动的物体才能受到滑动摩擦力作用C.具有相对运动的两物体间一定存在滑动摩擦力作用D.摩擦力的方向与物体运动方向相反答案:A关于摩擦力下列说法正确的是( )A.静摩擦力产生在两个相对静止的物体之间,滑动摩擦力产生在两个相对运动的物体之间B.静摩擦力可以作为动力、阻力,而滑动摩擦力只能作为阻力C.有摩擦力一定存在弹力,且摩擦力的方向总与相对应的弹力方向垂直D.摩擦力的大小与正压力大小成正比答案:AC关于静摩擦力的说法下列正确的是( )A.静摩擦力的方向总与物体的运动方向相反B.静摩擦力的大小与相应的正压力成正比C.静摩擦力只能在物体静止时产生D.静摩擦力的方向与接触物体相对运动的趋势方向相反答案:D关于滑动摩擦力说法中正确的是( )A.滑动摩擦力的方向总与物体的运动方向相反B.运动着的物体不可能受静摩擦力作用,只能受滑动摩擦力作用C.滑动摩擦力的方向总与相对运动的方向相反D.滑动摩擦力的大小与相应的正压力成正比答案:CD关于动摩擦因数μ,下列说法正确的是( )A.两物体间没有摩擦力产生说明两物体间的动摩擦因数μ=0B.增大两物体的接触面积,则两物体间的动摩擦因数增大C.增大两物体间的正压力,则两物体间的动摩擦因数增大D.两物体的材料一定,两物体间的动摩擦因数仅决定于两接触面的粗糙程度答案:D重100N的物体,静止在粗糙的水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为,当物体受到一个大小为10N,方向水平向右的拉力作用后,水平面对物体的摩擦力大小和方向是( ),水平向左,水平向右,水平向左,水平向右答案:A(点拨:物体所受的向右拉力小于×100(N),物体保持静止状态所受的是静摩擦力)如图所示,用力F把铁块压在竖直墙上不动,那么,当F增大时,关于铁块对墙的压力N,铁块受墙的摩擦力f,下列判断正确的是( )增大,f不变增大,f增大变小,f不变不变,f不变答案:A8,B如图所示,两个相同的立方体A和B,叠放在水平桌面上,今以水平力F拉B,而两立方体均保持静止,则下列结论正确的是( )和B之间不存在摩擦力作用和B之间存在静摩擦力作用与桌面间存在静摩擦力作用D.若撤去外力F,则A和B之间,B与水平面之间都不存在摩擦力答案:ACD如图所示,物块A放在木板上处于静止状态,现将木块B略向右移动一些,使倾角α减小,则下列结论正确的是( )A.物块A与木板间的正压力减小B.物块A所受的摩擦力减小C.物块A仍可保持静止状态D.木板对A的作用力减小答案:BC(点拨:物块A的重力由木板给它的作用力平衡,物块A的重力是不变的)物体A静止在倾角为α的斜面上,如图所示,当给物体施加一个水平推力F时,物体仍然静止,则下列判断正确的是( )A.物体A所受的静摩擦力一定变大B.物体A所受的静摩擦力一定变小C.物体A所受的静摩擦力可能为零D.物体A与斜面间的正压力一定增大答案:CD(点拨:A受推力F作用后,在F较小时物体仍具有相对斜面下滑的趋势,在F较大时物体具有相对斜面上滑的趋势,当F为某一适当值时物体相对斜面无运动的趋势)二、填空题(每小题8分,共16分)如图所示,在水平面上有一个向右运动的物体,物体的质量为20kg,与水平面间的动摩擦因数为,它在运动过程中还受到一个水平向左的大小为10N的拉力作用,则物体所受滑动摩擦力的大小为_____N,方向_____(g取10N/kg)答案:20;水平向左物体与竖直墙壁间的动摩擦因数为μ,物体的质量为m,在水平推力F的作用下处于静止状态,如图所示,则当F的大小逐渐减小时.物体所受的摩擦力的变化情况为_____.答案:摩擦力大小先不变,后逐渐减小(点拨:F没有减小到使物体沿墙下滑之前。
20200227初二作业:
1.认真思考课件中的作业题。
2.把学过的内容记忆,开校抽查并记作平时考试分。
提交作业:
3.摩擦的分类:1)滑动摩擦2)滚动摩擦3)静摩擦(抄写并记忆)
4.滑动摩擦力:一个物体在另一个物体表面上滑动时,在接触面上会产生一种阻碍物体相对运动的力,这种力就叫做滑动摩擦力。
(抄写并记忆)
5.静摩擦:一个物体在另一个物体表面上有相对滑动的趋势时,在接触面上会产生一种阻碍物体相对滑动趋势的力这种力就叫做静摩擦力。
静摩擦力方向:与相对运动趋势方向相反。
(抄写并记忆)
6.滚动摩擦:当一个物体在另一个物体上滚动时,物体所受到的
摩擦力叫滚动摩擦。
在一般情况下滚动摩擦比滑动摩擦小得多。
(抄写并记忆)
回答下列各题:
7.接触面积的大小影响滑动摩擦力的大小吗?
8.认真思考滑动摩擦力的三要素回答:
1)作用点在哪里
2)方向如何
3)影响滑动摩擦力的大小的因素有哪些。
(三个)。
八年级物理摩擦力(一)
1.当用铅笔写字时,笔尖与纸面的摩擦是摩擦,用转笔刀削铅笔是,笔刀与铅笔之间的擦擦是摩擦。
圆珠笔写字时,笔尖与纸的摩擦是摩擦。
2.缝衣针的表面磨得的光滑发亮是为了,急刹车时,紧握车闸把是通过的方法来增大摩擦力;在机器的转动部分装有滚珠轴承,它可以变摩擦为摩擦来减小摩擦力。
3.如图12-11所示,自行车的构造中,利用增大摩擦力的是()
A.车轮制成圆形
B.在车轴上加润滑剂
C.车把手套上的花纹
D.车轮轴上装有滚动轴承
4.下列属于有害摩擦的是()
A.自行车车闸皮与轮圈之间的摩擦
B.火箭升空中火箭与空气的摩擦
C.圆珠笔的笔珠与纸面之间的摩擦
D.手拿物体时手与物体之间的摩擦
5.在卫生间里,防止地面沾水使人打滑跌倒,下列措施中,错误的是()
A.卫生间地面应铺带有凹凸花纹的地砖
B.人沐浴时穿的拖鞋底要带有凹凸花纹
C.脚底下放一条毛巾
D.穿鞋底光滑的塑料拖鞋
6.如果世界上不存在一切摩擦,那么下列哪一现象不会发生()
A.吃饭时,饭将从我们的嘴里滑掉
B.人将寸步难行
C.不能用螺钉螺母固定工件
D.物体将远离地球而去
7.下列关于摩擦力认识正确是()
A.摩擦力总是在物体运动时产生的、
B.摩擦力在生产和生活中总是有害的
C.增大物体间的接触面积,可以增大滑动摩擦力
D.常用滚动代替滑动,可以减小摩擦力
8.如图所示,画出下列各图中物体所受的摩擦力的示意图。
墨达哥州易旺市菲翔学校摩擦力1、以下事例中,通过改变压力大小来改变摩擦力的是〔〕。
A.自行车紧急刹车时,要用力捏紧车闸以便尽快停下B.往生锈的锁芯里滴一些油便于开锁C.汽车打滑时.常在轮胎下铺一些碎石或者稻草D.上下杠运发动上杠前,在手上涂抹镁粉2、日常生活中,摩擦有利也有弊。
以下属于有害摩擦并需要减小的〔〕A.叉提蛋糕时,叉与蛋糕间的摩擦B.手拿起杯子时,手与杯子间的摩擦C.人爬杆时,人与杆的摩擦D.轴转动时,钢珠与轴承之间的摩擦3、小明用程度方向的力推静止在程度地面上的桌子,但没有推动.关于小明对桌子的推力与桌子受到的摩擦力的大小关系,以下说法正确的选项是〔〕A.推力小于摩擦力B.推力等于摩擦力C.推力大于摩擦力D.不能确定两者的大小关系4、以下措施中,属于增大有益摩擦的是〔〕A.自行车转轴处装有滚珠轴承 B.气垫船利用气体将船和水面别离C.旱冰鞋底装有滚轮D.有的水泥路面做成一道道的细槽5、以下事例中,属于有害摩擦的是〔〕6、〔1〕如图6所示,人在一般情况下步行前进时,假设鞋底与地面没有打滑,地面对鞋底的摩擦力方向是向_________填“前〞或者“后〞〕。
仔细观察发现鞋底的外表制成凹凸不平的花纹,这是采用___________________________的方法来增大摩擦的。
7、自行车把手上刻有凹凸不平的花纹,是为了_________摩擦;自行车刹车时,是通过增大刹车皮与车圈之间的_________来增大摩擦。
8、如下列图,小芳在做“探究影响滑动摩擦力大小因素〞的实验时,操作的错误是__________________.纠正错误后,应拉动弹簧测力计使木块作________________运动.假设在木块上再放一个砝码,那么木块运动时受到的滑动摩擦力将_________〔选填“变大〞、“变小〞或者“不变〞〕.9、在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关“实验中,小明猜想滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关。
摩擦学的发展对摩擦学提出科学论断的第一位科学家是生活在意大利文艺复兴时代的达芬奇(Leonardo Da Vinci,1452~1519)。
他在对机器的设计中,观察到摩擦的约束本质以及摩擦对螺旋千斤顶及齿轮结构的影响;他通过对处于水平和斜面上两物体的摩擦阻力的测量,认识到摩擦力取决于法向载荷二与名义接触面积无关,并定义摩擦系数是摩擦力与法向载荷之比,其比例系数为1/4,这一研究结果使他成为对摩擦力进行定量研究的第一人。
虽然,该比例系数的具体值与工程实际中的值有一定差距,然而,摩擦力与载荷的这种度量关系为摩擦学的发展奠定了基础。
他在摩擦学方面的另一贡献是认识到了滚动摩擦与滑动摩擦之间的差别,他设计的几种形式的滚动——盘轴承和推力轴承草图,是将摩擦学应用在机械零件设计中最早的典型案例。
1699年,法国物理学家阿芒顿(Amontons)研究了两个平面之间的干摩擦之后,再次发现了上述摩擦理论。
第一,阻止界面滑动的摩擦力与正压力成正比;第二,摩擦力的大小与接触面无关[3]。
这些发现后来被法国物理学家库仑(C.A.Coulomb,1736~1806)修正。
法国科学家库仑(Coulomb)是首位对摩擦进行较为系统研究的科学家。
他可能在材料科学,电工学和磁性学方面的知名度比他在摩擦学领域的高,但他在摩擦学领域的贡献使他的名字与摩擦学紧紧相连,并使他成为18世纪摩擦学领域最具代表性的人物。
为了探讨工况因素对摩擦的影响,他将不同材料,在不同的润滑状态、速度、应力和试验时间(从0.5s到4d)条件下测量其摩擦阻力(对于有些材料,他还考虑了例如湿度、温度和真空等环境因素),并基于测量结果从如下四个方面进行了讨论:①在接触过程中材料与表面层的性质;②表面积的范围;③法向载荷;④接触时间对摩擦的影响。
库仑发现:在大多数情况下,摩擦与载荷成正比而与接触表面无关;黏附对摩擦有影响,但比例非常小。
因此,他建立了摩擦二项式定律:F=A+(W/μ)式中F——摩擦阻力A——常数;W——载荷μ——摩擦系数第一项A反映黏附或黏着分量,第二项(W/μ)反映犁沟或变形分量。
库仑的另一接触研究成果是探讨了动、静摩擦力之间的关系。
他发现,在一般情况下动摩擦力比静摩擦力小,并且动摩擦系数与滑动速度无关。
他的这一发现大大地推进了摩擦学的研究与应用进程,并被后人称为古典摩擦定律之一。
1880年在柏林的物理学学会上,赫兹(Hertz,1857~1894)被关于Newton合金(一种含铋、铅、锡的易熔合金)环失效问题的讨论吸引了。
他意识到该问题涉及接触应力和接触变形的关系,于是开展了弹性体间的接触和变形的研究,完成了摩擦与变形的理论计算。
Hertz理论是摩擦学学科的重要基础理论之一,也是摩擦和磨损理论赖以发展的理论基础。
从此,摩擦学理论向前跨越了一大步。
润滑理论的奠基人是英国科学家雷诺(Osborne Reynolds,1842~1912),雷诺在摩擦学领域的特殊贡献是建立了流体膜润滑理论(1886年)以及早期的滚动摩擦研究。
雷诺具有极强的对事物本质的理解力,对来复枪在发射过程中旋转运动的观察引发了他在滚动摩擦方面的研究兴趣;热电烙铁在焊接上的滑动现象使他推测冰所呈现的低摩擦可能是由于冰在滑冰鞋上的压力作用下溶化而使滑冰过程具有润滑作用。
1883年,当英国工程师B.Tower在英国机械工程师协会上发表了关于在Half轴承中油膜压力的观察报告后,雷诺就开始用数学分析方法研究了Tower在报告中所描述的现象本质,并于1886年2月11日在英国皇家学会上宣读了他的研究论文。
该论文包含了流体膜润滑的基础微分方程,给出了推力和径向轴承的近似解,并将理论计算结果与Tower所获得的实验结果进行了比较。
从该理论发表至今的100多年中,论文中所描述的流体膜润滑理论一直被工程和学术界视为经典理论。
英国利兹(Leeds)大学的道森D.Dowson教授评价:Reynolds理论以近乎完美的程度将润滑的理解引入到摩擦学领域的最高境界,100多年来,几乎所有的滑动支承油膜设计都依赖于该理论。
从20世纪初开始,工业的巨大发展推动了摩擦学的发展,对摩擦学各方面知识的需求也急速增长。
很多科学家在摩擦学领域取得的杰出成就推动了摩擦学的发展。
就其摩擦、磨损与润滑的领域进行的较为系统的研究而言,澳大利亚科学家弗兰克•菲利普•鲍登(F.P.Bowden,1903~1968)是公认的代表人物。
1931年他与Stewer Boster合著的一本关于光滑表面间接触问题的研究是他摩擦学研究生涯的开始。
此后,他广泛地研究了两固体接触的摩擦磨损问题,如动摩擦、界面摩擦、贝氏体的形成、清洁金属表面的黏附、固体间的实际接触面积、冰和雪的摩擦等。
二战期间,鲍登研究了航空轴承的性能、子弹对金属的穿透性、黏性流体在摩擦过程中的黏度损耗、脂肪酸对边界润滑膜的影响以及活塞环与缸套壁间的润滑膜破裂等与当时战争工业相关的摩擦学问题。
二战后,鲍登在剑桥大学创建了摩擦物理和化学研究室,从事摩擦学的基础理论和工程应用研究。
鲍登与他的学生D.Tabor对观察到的金属摩擦现象进行了深入的研究,指出摩擦是微凸体界面的黏附以及硬微凸体在软表面上的犁沟作用的结果[4]。
这一理论突破了古典的摩擦机械学说和机械-分子学说,使现代工程中呈现的摩擦现象能得到合理的解释,从而为现代摩擦理论奠定了基础。
摩擦学的主要研究内容(1)特殊工况下的摩擦学研究由于在超常工况下材料的摩擦学行为同于常规工况下呈现的规律,因此,该领域的摩擦学研究不仅可大幅度地提高设备在特殊环境下的寿命和可靠性;而且可推动新的摩擦学材料结构、新的测试技术和新的表面技术的发展[5]。
(2)纳米摩擦学的研究纳米摩擦学是在原子、分子尺度上研究摩擦界面上的行为、损伤及其对策。
通过研究摩擦表面和界面上微观动态行为与变化,可从原子、分子尺度上揭示材料的摩擦磨损机润滑机理[6]。
这有助于建立材料微观结构与宏观特性之间的定性关系和定量准则,构建新的摩擦学系统。
通过分子动力学模型和数值模拟,可揭示有序分子膜的润滑状态,从而创新初微型机械润滑所需的超低剪切阻力分子层。
随着精密机械、纳米电子学和纳米生物学等超微机械的发展,纳米摩擦学将具有广泛的前景。
(3)先进表面处理工艺的摩擦学特性研究先进的表面改性技术俞来愈受到摩擦学家们的关注,如符合烧结技术、激光表面改性技术,PVD、CVD、离子镀技术及表面薄膜层改性工艺等冶金、物理和化学方法正日益应用在摩擦学领域中,而对采用这些编码处理技术所制备零件的摩擦学特性的研究,不仅可以大幅度地提高零件的寿命与可靠性,而且可推动表面技术及其工艺的发展。
(4)摩擦学设计方法与数据共享技术的研究将摩擦学知识转移到工业中去的最有效途径是在设计阶段并行地进行摩擦学设计。
而要做到这一点,必须考虑摩擦学系统的三个基本特性:系统依赖性、时间依赖性和多学科性[7]。
而要满足这三个基本特性,摩擦学设计方法和知识的获取将成为十分重要的研究内容。
以网络形式为工程界提供的试验和理论研究成果,使摩擦学数据能以较快的时实性和较高的可靠性提升摩擦学数据的利用率,从而大幅度地促进了摩擦学设计的发展。
(5)仿生摩擦学研究由于仿生摩擦学的研究包括认识和理解生物表面润湿、黏附、摩擦、润滑、磨损的生物物理机制,以及不同工作条件下的仿生原则的建立和仿生设计的实现等,因此,研究对象涉及生命科学、材料科学、力学和物理化学等交叉学科的融合,是摩擦学能在几何、物理、材料和控制等角度借鉴生物体的生存经验和进化规律,研究、发展和提升工程摩擦副的性能。
可以预见,随着生物体的功能和生存奥秘逐步被人类所认识,仿生摩擦学将成为摩擦学最有生命力的研究领域。
(6)摩擦学系统监控技术的研究摩擦学系统监控是获取摩擦学系统信息最直接的技术之一。
先进的摩擦学系统监控技术不仅是人们认识摩擦学系统的变化规律,而且是提高系统运行可靠性的重要技术措施之一。
虽然目前人们在摩擦学系统监控领域进行了大量的研究,包括磨粒在线检测设备和计算机监控系统,但先进的声、光、电和原子诊断方法和设备以及系统识别技术的研究具有更诱人的前景。
(7)摩擦学问题的模拟计算和零件寿命评估随着计算技术的发展,如果将仿真分析和理论计算所具有的直观、快速和经济的特点体现体现在摩擦学研究中,将大幅度地促进摩擦学学科的发展。
因此,如何基于特定的摩擦学系统,利用摩擦磨损的表面信息源,建立可信的摩擦学系统分析模型和零件寿命评价系统,将是摩擦学工作者长期探索的任务。
(8)摩擦学新材料研究摩擦学材料的特殊性在于它的功能适应性,材料在不同工况下条件下的摩擦、磨损和润滑性能不仅影响机器寿命、安全和经济性,而且直接影响机器的功能、效率和先进性。
因此,如何创新出具有优异摩擦学特性的基本材料、涂层、润滑体、添加剂或其他特种功能材料,将是摩擦学与材料学之间的学科交叉和发展的重要课题。
古典摩擦定律古典摩擦定律(classical friction law)古典摩擦定律又叫阿蒙顿-库伦定律,综述如下:1.摩擦力与作用于摩擦面间的法向载荷成正比,其方向总是与接触表面间的相对运动速度的方向相反。
2.摩擦因数与接触面积无关;3.摩擦因数与滑动速度无关;4.静摩擦因数大于动摩擦因数.古典摩擦定律不完全正确,必须做如下修正:1.当法向载荷较大时,摩擦力与法向压力呈非线性关系,法向载荷愈大,摩擦力增加得愈快;2.有一定屈服点的材料(如金属),其摩擦阻力才与接触面积无关.粘弹性材料的摩擦力与接触面积有关;3.精确测量,摩擦力与速度有关,金属与金属的摩擦力随速度的变化不大.4.粘弹性材料的静摩擦因数不大于动摩擦因数.滑动摩擦理论机械啮合理论18世纪以前,许多研究者都认为摩擦表面上是凹凸不平的,当两个凹凸不平的表面接触时,凹凸部分彼此交错啮合。
在发生相对运动时,互相交错啮合的凹凸部分就要阻碍物体的运动。
摩擦力就是所有这些啮合点的切向阻力的总和。
分子作用理论摩擦的分子理论是G.A.Tomlinson(汤姆林逊)于1929年提出的,在平衡状态时,固体原子间的排斥力和内聚力相中和。
但是,当两物体接触时,一个物体内的原子可能和第二个物体的原子足够靠近以致于进入斥力场中。
在此情况下,两表面分开就会造成能量的损失,并以摩擦阻力的形式出现分子——机械摩擦理论1939年克拉盖尔斯基提出了分子——机械摩擦理论。
认为摩擦力不仅取决于两个接触面间的分子作用力,而且还取决于因粗糙面微凸体的犁沟作用而引起的接触体形貌的畸变(可逆或不可逆)在干摩擦时,由于实际物体的表面有着微观不平的微凸体和凹穴,因此,两个表面接触时,接触仅仅发生在微凸体处,其实际接触面积只占总的名义接触面的很小一部分,并且随着表面压力的增大而增大。