摩擦力(二)
三、摩擦力的大小
1、静摩擦力的大小
静摩擦力的产生是为了阻碍物体之间的分离。
假设我们给A物体一个大小为10N的向右的外力F,A受到外力必然想要运动,B为了阻止A运动,就会给A一个10N的反向的力,这就是B对A的静摩擦力。
对于B来说,这个摩擦力的大小只要刚好能让A保持和自己相对静止就可以了,所以静摩擦力的大小和外力的大小一样,即。
但接触面之间的齿能够提供的摩擦力是有限度的,这个摩擦力的最大值叫最大静摩擦力,外力超过后,物体就会滑动起来。
物体表面越粗糙,坑洼程度越大,最大静摩擦力会越大。
另外我们从微观角度可以看到,两个物体压得越紧,即正压力越大,啮合越深,物体越不容易被推动,最大静摩擦力也越大。
通过实验我们得知,对于同一接触面,最大静摩擦力正比于压力,即。
和之间的比例系数因两个接触物体的种类和接触面粗糙程度而异,我们称之为静摩擦因数,记为。可以反映出物体的粗糙程度。
和同样是正比关系,越大,也越大。
我们可以在实验室测出两个物体之间的静摩擦因数并记录下来,下次碰到就可以直接使用计算出最大静摩擦力。
注意,静摩擦力的大小只取决于平行于接触面方向上的外力,增大压力只会增大最大静摩擦力,不会改变静摩擦力本身的大小。
需要注意:是接触面上的正压力,不是重力,只有在水平面上,的大小才等于重力的大小。
例1:小明同学用右手竖直握着一个玻璃瓶向右匀速走去,下列的说法正确的是( )
解析:
玻璃瓶处于平衡状态,受力平衡。
静摩擦力沿着接触面方向,在竖直方向上。
它要平衡重力,所以静摩擦力的大小f=G,方向竖直向上。
增大握力,瓶子重力也不会改变,此时所需的静摩擦力大小仍为G。
瓶子受到向上的静摩擦力,反过来,小明的右手一定受向下的静摩擦力。
故选D
A.玻璃瓶是运动的,所以不会受到静摩擦力 |
B.玻璃瓶受的静摩擦力的方向一定向左 |
C.握力增大时,玻璃瓶受的静摩擦力增大 |
D.小明同学的右手一定受到向下的静摩擦力 |
例2:如图所示,重力为20N的物体置于水平桌面上,物体与桌面间的动摩擦因数为0.5, 现用8N的水平拉力F拉物体,则物体所受摩擦力大小为( )
A.8N B.0 C.2N D.10N
解析:
最大静摩擦力,用8N的拉力F拉不动物块,此时物块所受摩擦力为静摩擦力,静摩擦力,故选A。
2、滑动摩擦力的大小
滑动摩擦力是两物体相对滑动,因为齿面间的相互碰撞而产生的。
它的大小和最大静摩擦力一样和两个因素有关:物体表面间的粗糙程度和正表面的压力。表面越粗糙,压得越紧,滑动时越费劲,此时滑动摩擦力越大。
滑动摩擦力与的比例系数我们叫做动摩擦因数,记为。
动摩擦因素同样与物体表面的种类和粗糙程度有关,有了动摩擦因数,我们就可以根据压力计算出滑动摩擦力:
动摩擦因素一般略小于静摩擦因数,滑动摩擦力也会略小于最大静摩擦力。但一般情况下我们可以认为和一样大,滑动摩擦力大小就等于最大静摩擦力。
滑动摩擦力的大小和物体滑动的速度以及是否受其他外力无关。物体只要在滑动,动摩擦因数和压力不变,滑动摩擦力就不会变。
例1:如图所示,质量为m=10kg的物体在粗糙水平面上向左运动,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.1,物体同时还受到大小为10N,方向向右的水平拉力F的作用,则水平面对物体的摩擦力()( )
A.大小是10N,方向水平向右 B.大小是10N,方向水平向左
C.大小是20N,方向水平向右 D.大小是20N,方向水平向左
解析:
物体的滑动摩擦力大小与物体本身的速度和其他平行于接触面的外力无关,f=μmg=10N。
物体相对地面向左运动,摩擦力的方向水平向右,选A。
例2:(多选)如图所示,用水平力F将同种材料不同质量的物体压到一竖直墙壁上,下列说法正确的是( )
解析:
物体保持静止时,是静摩擦力,这个静摩擦力是为了平衡重力产生的,与压力无关,重力越大,这个静摩擦力越大,A错B对;
物体向下滑动时,是滑动摩擦力,滑动摩擦力和压力是正比关系,压力越大,摩擦力越大,此时重力不会影响摩擦力,C错D对。
A.若物体保持静止,则F越大,物体所受摩擦力越大 |
B.若物体保持静止,则质量越大,物体所受摩擦力越小 |
C.若物体沿墙壁向下滑动,则质量越大,物体所受摩擦力越大 |
D.若物体沿墙壁向下滑动,则F越大,物体所受摩擦力越大 |