摩擦力的原理是什么,生活中没有摩擦力会怎样

对于宏观的、具有屈服强度的非粘性材料(通常是金属) , 没有介质对界面影响的摩擦(干摩擦)有几个实验规律 , 其中三个是我们在高中时学到的:
1.静摩擦系数大于动摩擦系数
2.摩擦系数与接触面积无关
3.摩擦力的大小与滑动速度无关
还有三件事是我们以前没有见过的:
1.静接触时间越长 , 静摩擦系数越大
2.滑动摩擦不连续发生 , 有跳跃
3.静摩擦有预位移(静摩擦时有小位移)
p>
其中第三项在我们的日常生活中是无法观察到的 , 第一项很少能直观地观察到(因为生活中满足要求的金属物体很少) , 而第二项则很常见:用一个一块粉笔 , 把底面抹平 , 在光滑的表面上直立摩擦 , 可以听到一声响亮的哨声 , 这与跳跃有关;例如 , 当汽车刹车时 , 你也可以听到摩擦的跳跃声 。嚎叫 。
为了让非专业人士更容易理解 , 我觉得有必要解释一下“嚎叫” 。
在某些情况下(例如前面解释的金属摩擦) , 摩擦系数与速度无关 , 而是与速度有关 , 并随速度减小 。为了分析这个问题 , 我们使用以下模型:
【摩擦力的原理是什么,生活中没有摩擦力会怎样】一个点匀速运动 , 水平面上的块被阻尼弹簧拉动 , 块与水平面产生摩擦 。
首先 , 让我们对这个模型进行一个随意的定性分析 。显然 , 在这个模型中 , 存在一个平衡点 , 即当块体的移动速度为 v1 时 , 块体上的力同时为零 。关键是这个点是否稳定平衡 。假设弹簧的长度比平衡位置短一点 , 则块的摩擦力大于拉力 , 物体开始减速 。同时 , 由于u(v)在减小 , 相应的u会变大 , 所以摩擦力也会变大 。反之 , 如果弹簧稍长一点 , 物体的速度开始增加 , 摩擦力开始减小 。这两种效应都使身体在从偏离其平衡位置的点恢复时获得能量 , 从而增加了偏离 。如果这种效应足够强 , 那么这种模型中的物体完全有可能发生自振荡 。
严格的指令仍然需要计算 。为了简化形式 , 在与地面的相对速度为v1的参考系中处理 , 有一个运动方程:
再次展开 Tara , 只取一阶导数 。
通过平移参考系可以消除常数项u(v1) , 从而最终得到一个具有常数系数的齐次二阶常微分方程:
熟悉这个等式的人很容易发现 , 当
 , 方程的解是一个递增的指数函数乘以一个正弦函数 , 即振幅递增的振动 。或者如果你不熟悉这个方程 , 没关系 , 你可以看看Out
对应于弹簧振子的阻尼项 , 如果该项为负 , 则系统由耗散结构转变为有能量输入的结构 。
也就是说 , 当摩擦弹性结构时 , 如果摩擦力随着速度的增加而减小 , 那么摩擦力可以为结构的振动提供能量 , 当满足适当的条件时 , 系统如果振荡频率刚好在可听范围内 , 您可能会听到啸叫声 。
如前所述 , 为了解释摩擦现象 , 有很多摩擦理论 , 这里只简单介绍一下 。与上述六个实验定律相关的常见摩擦理论有几种 。
首先是上面答主提到的机械啮合理论 , 也是普通高中老师提到的理论 。这个理论被认为是材料的表面 。材料的粗糙度导致摩擦力的存在 , 具体来说 , 由于材料的凸凹面耦合、碰撞、以及经常提到的沟纹效应 , 即材料表面的凸度导致摩擦对面的凹面 , 产生力 。角色 。