静滑动摩擦力在接触面的分布

滑动摩擦力：相互接触的两物体，彼此间有相对滑动或有相对滑动的趋势时，在接触 面内将产生阻碍相对滑动的作用力，称为滑动摩擦力。

滑动摩擦力又可分为：静滑动摩擦力和动滑动摩擦力。

静滑动摩擦力：当两个相互接触的物体有滑动趋势时，产生的

滑动摩擦力，称为静滑动摩擦力。

静滑动摩擦力一般用F S 表示。

性质：

◆ 静滑动摩擦力F S 的方向与滑动趋势相反，大小由平衡

条件确定；

◆ 静滑动摩擦力的大小是一个变值，即 0≤F S ≤F max （物

体平衡范围）

◆ 只有当物体处于将动未动的平衡临界状态时,静滑动摩

擦力F S 达到最大值，即 F S =F max =f F N

其中：f — 静滑动摩擦系数（无名数）；

F N — 法向反力（一般也由平衡条件决定）。

图1

对于静滑动摩擦力大小的确定，要看物体是否处于临界平衡状态。若处于临界平衡状态，则可用库仑定律计算；若处于非临界平衡状态，则必须根据平衡方程求出。

当两个相互接触的物体间只有相对滑动趋势时，接触面间所产生的摩擦力称为静滑动摩擦力，简称静摩擦力。显然，其方向与物体相对滑动趋势方向相反。

下面通过如图所示的简单实验，来分析静滑动摩擦力的特征。

图2 图

3

在水平桌面上放一重G 的物块，用一根绕过滑轮的绳子系住，绳子的另一端挂一砝码盘。若不计绳重和滑轮的摩擦，物块平衡时，绳对物块的拉力T 的大小就等于砝码及砝码盘重量的总和。拉力Ｔ使物块产生向右的滑动趋势，而桌面对物块的静摩擦力F 阻碍物块向右滑动。当拉力Ｔ不超过某一限度时，物块静止，因此，由物体的平衡条件可知，摩擦力与拉力大小相等，F ＝T ；若拉力Ｔ逐渐增大，物块的滑动趋势随之逐渐增强，静摩擦力Ｆ也相应增大。

可见，静摩擦力具有约束反力的性质，其大小取决于主动力，是一个不固定的值。然而，静摩擦力又与一般的约束反力不同，不能随主动力的增大而无限增大，当拉力Ｔ增大到某一值时，物块处于将动未动的状态（称临界平衡状态，简称临界状态），静摩擦力也达到了其极限值，该值称为最大静滑动摩擦力，简称最大静摩擦力，记作F max 。此时，只要主动力Ｔ增加，物块即开始滑动。这说明，静摩擦力是一种有限的约束反力。

由以上实验可见，静摩擦力的大小由平衡条件（）确定，其数值决定于使物体产生滑动趋势的外力，但不超过某一限度。当物体处于临界平衡状态时，摩擦力达到最大值Ｆmax 。即，

大量实验证明，最大静摩擦力Ｆmax 的大小与两物体间的正压力（即法向压力）成正比，即，

这就是静滑动摩擦定律，式中的比例常数称为静滑动摩擦因数，简称静摩擦因数。它是一个无量纲的正数，其大小主要取决于接触面的材料及表面状况（粗糙度、温度、湿度等），与接触面积无关。静摩擦因数的数值由实验确定，也可从有关手册中查到。需说明的是，由于摩擦理论尚不完善，影响摩擦因数的因素也很复杂，鉴于实际情况的差别，摩擦因数的值可能会有较大出入，要想得到精确的摩擦因数值，应在特定条件下通过实验测定。

F x =∑00≤≤F F max F f N max =⋅f

相关资料借鉴：

网址：/view/39120.html?fromTaglist

/gclx/jlx/pmlx/mc/index.ht m

:8080/2006/2006/jxjsh/gongchenglixue/3/3.4.htm 书籍：《静力学基础》（河海大学出版社）