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滚动摩擦力的公式 滚动摩擦力怎么算

摩擦力分为静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力,今天我们就来介绍一下滚动摩擦力是什么,滚动摩擦力怎么算。

1、什么是滚动摩擦力

滚动摩擦力,是物体滚动时,接触面一直在变化着,物体所受的摩擦力。它实质上是静摩擦力。接触面愈软,形状变化愈大,则滚动摩擦力就愈大。一般情况下,物体之间的滚动摩擦力远小于滑动摩擦力。

滚动摩擦

2、滚动摩擦力产生的原因

滚动摩擦的产生是由于物体和平面接触处的形变引起的。物体受重力作用而压入支撑面,同时本身也受压缩而变形,因而在向前滚动时,接触前方的支承面隆起,这使得支承面对物体的弹力N的作用点从最低点向前移,所以弹力N与重力G不在一条直线上,而形成了一个阻碍滚动的力偶矩,这就是滚动摩擦。滚动摩擦的大小用力偶矩来量度,且与正压力成正比,比例系数δ叫做滚动摩擦系数,它在数值上相当于弹力对于滚动物体质心的力臂,因此它具有长度的量纲;它跟滚动物体和支承面的材料、硬度等因素有关,与半径无关。

3、滚动摩擦力的计算

在两个保持相对静止又相互接触的物体中,一个受到外力矩作用而对于另一个物体有相对滚动的趋势时,产生阻碍发生相对滚动的力偶,就是滚动静摩擦的静摩擦力偶。它的力偶矩随外力矩的增大而增大,但具有一最大值,这一最大值就叫做最大静摩擦力偶矩。这个力偶矩的方向与外力矩的方向相反。最大静摩擦力偶矩的大小Mmax与两物体的正压力的大小成正比,即Mmax= δ0N,其中δ0称为滚动静摩擦系数,它具有长度的量纲,近似地依赖于两物体的材料并与接触面的粗糙程度有关。

“当压力相同时,滚动摩擦比滑动摩擦小很多”,是把滚动摩擦简化为一个等效的滑动摩擦来考虑问题的。当推车匀速前进时,推力与支承面对轮的静摩擦力这对力偶的力偶矩与滚动摩擦力矩平衡,即fr=δN。

这就是说通过轮心必须施力F=f才能使轮匀速滚动,所以,F=f=(δ/r)N

滚动摩擦

若把滚动摩擦当作一个等效的滑动摩擦,可以把δ/r叫做“滚动摩擦因数”(在研究车轮滚动的动力学中,常把它叫做滚动阻力因数),它是一个无量纲的量。由于δ远小于r,δ/r比滑动摩擦系数μ小得多。所以说,在压力相同的情况下滚动摩擦比滑动摩擦小得多,其实本质上还是因为滚动摩擦系数比滑动摩擦系数小得多,滚动轴承就是根据这一点制成的。

总结:

由于物体之间的滚动摩擦力远小于滑动摩擦力。所以滚动摩擦在实际生活中应用最为广泛,例如在旅行箱下装轮子就是使箱子变滑动为滚动,从而减小箱子与地面间的摩擦力,而使我们很省力拉动箱子。还有交通工具中的车轮的滚动、皮带装置中的传动等都存在着滚动摩擦。

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