最大靜摩擦力大於動摩擦力的根本原因是什麼?

時間 2021-05-11 23:02:33

1樓:蘋果

剛裝了這個軟體,試著回答乙個問題。摩擦一般認為有兩個原因。一是原子間相互吸引,一是表面起伏不平。

摩擦的兩個樣品相對靜止以後,兩個表面的一部分微凸(asperity)發生變形,接觸位置發生原子間相互吸引,構成靜摩擦力比動摩擦力多的那部分。開始相對運動以後,表面起伏起主要作用,微凸不斷地產生彈性和塑形形變,消耗能量,就是動摩擦力。微凸的變形是動態過程,所以靜摩擦力也隨著靜止時間而變化,在高分子和金屬材料領域更明顯。

至於原子尺度平滑的表面發生粘合或者超滑,取決於接觸面原子匹配度和正壓力,比較複雜,有機會單獨解釋。

2樓:mengqiuwei

乙個慣性力[fI]向後,乙個慣性力[fI]向前而已:

設m·[dv/dt]=-[fI],| fI |+| f |=| F |;靜摩擦

f |=| F |+| fI |;滑動摩擦平常使用的μ值是用 |F |/FN表徵的,| F |是實驗測出,已經把質量慣性效應考慮在內。

3樓:董陽

根本原因好像沒人知道,都是盡量與觀察結果相吻合的推測,可以看看溫詩鑄院士的書,他是中國摩擦學的奠基人,對物理感興趣的話看看。

還有文獻說是發現超滑現象,很有意思。

4樓:manxisuo

這個問題非常簡單!我們用反證法來立馬得到答案 >>>假設:在桌子上放了乙個木塊,最大靜摩擦力(f0)小於動摩擦力(f),即

f0 < f

現在我們去推動這個木塊,推力F介於f0和f之間,即f0 < F < f

那麼,你猜木塊是運動還是靜止?

1. 假設木塊靜止。那麼此時的靜摩擦力等於F,即比最大靜摩擦力f0還要大。這跟前提「最大靜摩擦力為f0」矛盾。

2. 假設木塊運動。那麼由於小球受到的推力為F,而阻力為f,F - f < 0。這跟牛頓第二定律矛盾。

所以,結論就是:最大靜摩擦力不可能小於滑動摩擦力。

5樓:吳明

似乎從能量守恆來解釋要簡單些:

1靜止物體只具有重力勢能E1

2該物體由靜止進入勻速直線運動後除仍具有重力勢能E1外,額外具有動能E2

3根據能量守恆原理:動能E2不可能憑空產生,必然有外力作功給該物體-這個外力應該就是最大靜摩擦力與滑動摩力的差值

6樓:mmmm

看到這個問題,腦袋裡就冒出了一句:從靜止狀態改變到乙個運動狀態所需要的力大於保持這個運動狀態所需要的力。(這句話其實是有問題的,因為力是改變物體運動狀態的原因而不是保持運動狀態的原因,但是由於現實中涉及到了摩擦力,暫且這麼一說)

原理(個人意見):

從原子情況來看,相互接觸的兩個表面是不平整的。它們有許多接觸點,在這些接觸點上,原子好像粘結在一起,於是當我們拉動乙個正在滑動的物體時,原子啪一下分開,隨即發生振動。(費曼物理學第一卷)

我覺得: 物體靜止時原子間的「粘結」的破壞比運動時的破壞更加困難,因為此時的「粘結」作用比運動時的要強,所以破壞需要的力更大這就是可以理解的了。所以最大靜摩擦力大於動摩擦力。

ps摩擦係數是個半經驗的係數,摩擦定律也是個半經驗公式,關於摩擦的研究還不夠透徹。

7樓:Jsunshine

不知道為啥被咬回答,首先也是感謝啦~不過作為文科物理盲,只從copy個度娘答案給你,算不算我也認真回答了呢?……好吧(°°`)如果不對就當我飄過吧,阿門

1.放大來看,物體間的接觸面是凹凸不平的.若物體在桌面時是靜止的,那麼木塊下面粗糙的部分會有一部分嵌入桌面的上面的粗糙部分,就想齒輪咬合一樣,這樣要想使木塊動起來就要有一部分力來克服重力沿斜面向下的分力,故受力大於物體滑動時所受的摩擦力,即靜摩擦力略大於滑動摩擦力;

2.當對物體施加的外力等於滑動摩擦力時,而我們假設最大靜摩擦力等於滑動摩擦力的話,那麼二力平衡,物體所受合力為0,物體就應該保持原有的狀態,靜止不動,所以只有提供乙個比滑動摩擦力稍大的力才能使物體產生與合力方向相一致的加速度,使物體運動,故靜摩擦力略大於滑動摩擦力

無論是動摩擦力還是最大靜摩擦力,影響其大小的只有兩個因素,既正壓力和摩擦因數,這裡是同乙個物體所以只要考慮摩擦因數.而靜摩擦因數是大於動摩擦因數的.因為物體與支撐物之間的接觸面是凸凹不平的,當物體處於靜止狀態時由於重力的作用會使兩個接觸面發生微小的形變,使兩者很好的吻合,而當物體動起來之後兩接觸面之間只有巨集觀的接觸,還來不及發生微觀的變形->吻合就已經移動到下一位置了,所以靜摩擦因數大於動摩擦因數.

已經知道,物體靜止時,摩擦力的大小和推力F的大小相等,方向相反.隨著F的逐漸變大,摩擦力的大小也逐漸變大.而當F到達一臨界點時,物體將運動起來,在這一點,摩擦力的大小等於此時推力F的大小,此時的摩擦力就是最大靜摩擦力.

而這一點,也是運動的起點.又知道,物體運動後,摩擦力的大小只與物體的質量有關,所以是個定值,也就等於最大靜摩擦力的大小.

8樓:誅紙人

首次被邀!謝!

(好吧,之前有過一次,但真心跟我八竿子打不著……)

這個問題我上初中還是高中的時候就琢磨過。當時覺得自己是學渣,肯定哪個地方沒聽懂,於是也就沒張口問過任何人。

後來發現自己這輩子要靠固體力學混飯吃了,外加上大學後已經養成凡事都谷歌一下或者維基一下的臭習慣,所以終於花了乙個周五的晚上把這個問題大致搞明白了。

……不好意思,太多鋪墊。進入正題。

我比較喜歡這樣理解:

所謂的平面其實也不是完完全全光滑的。微觀地看,相對靜止的兩個「平面」其實只是各種表面上存在的凸起之間相互形成了一種粘合。當我們想要兩個平面相互移動,就需要破壞這種粘合。

實質上應該是分子間作用力什麼的,但這個我不完全懂,不敢亂說。

在勻速移動的過程中,這種粘合作用沒法很穩定地形成。沒貼牢固就又被拉開了。所以總體巨集觀的阻力比較小。

另外,很較真地講,因為物體表面不可能光滑,所以勻速運動實際上對於表面來說大概也是很顛簸的動態過程吧,所以真的無法達到和靜止時相等的狀態。

9樓:黑馬

copy黨路過,以下copy自人教網(http://

bbs.pep.com.cn

),個人第乙個看法是接觸面分子間存在比較強的吸附,但是不能系統闡述,大家一起學習。

摩擦力究竟是怎樣產生的呢?15~18世紀,科學家們提出了一種解釋摩擦本質的凹凸嚙合說。這個理論認為摩擦是由於互相接觸的物體表面粗糙不平產生的。

兩個物體接觸擠壓時,接觸面上很多凹凸部分就相互嚙合。如果乙個物體沿接觸面滑動,兩個接觸面的凸起部分相碰撞,產生斷裂、摩損,就形成了對運動的阻礙。繼凹凸嚙合說之後,英國學者德薩左利厄斯於2023年提出了粘附說。

他認為產生摩擦的真正原因在於接觸面間的分子力作用。表面越光滑,接觸越緊密,分子力的影響就越大,因而摩擦力也就越大。按照這種觀點,經過充分研磨的玻璃表面間的摩擦力將增大,與凹凸嚙合說的推論相反。

後來的實驗證明粘附說是合理的。

20世紀以來,隨著工業和技術的發展,對摩擦理論的研究進一步深入,到20世紀中期,誕生了新的摩擦粘附論。新的摩擦粘附論認為,兩個互相接觸的表面,無論做得多麼光滑,從原子尺度看還是粗糙的,有許多微小的凸起。把這樣的兩個表面放在一起,微凸起的頂部發生接觸,微凸起之外的部分接觸面間有10-8 m或更大的間隙。

這樣,接觸的微凸起的頂部承受了接觸面上的法向壓力。如果這個壓力很小,微凸起的頂部發生彈性形變;如果法向壓力較大,超過某一數值(每個凸起上約千分之幾牛頓),超過材料的彈性限度,微凸起的頂部便發生塑性形變,被壓成平頂(如圖所示),這時互相接觸的兩個物體之間距離變小,小到分子(原子)引力發生作用的範圍,於是,兩個緊壓著的接觸面上產生了原子性粘合。這時要使兩個彼此接觸的表面發生相對滑動,必須對其中的乙個表面施加乙個切向力,來克服原子(分子)間的引力,剪斷實際接觸區生成的接點,這就產生了摩擦。

為什麼對於兩個給定表面,滑動摩擦實際上與接觸表面面積的大小無關呢?新的摩擦粘附論認為,這是因為實際接觸面積是屬於原子尺度的,它只佔總的幾何接觸面積的乙個極微小的部分,而摩擦力的出現是由於在原子接觸的這些微小區域內原子之間的相互作用力。原子接觸面積佔幾何接觸面積的比例,正比於法向力除以幾何接觸面積。

因此,當法向力增大一倍,原子接觸面積也增大一倍,摩擦力便增大一倍,這就是摩擦力正比於正壓力的原因。但是,如果幾何接觸面積增加一倍,而法向力保持不變,則原子接觸面積佔幾何接觸面積的比例減小一半,即原子接觸面積的實際面積不變,因而摩擦力也不變。在現代摩擦理論中,還加進了靜電作用。

光滑表面摩擦過程中可能帶上異號電荷,它們之間的靜電作用,也是摩擦力的乙個原因。但筆者認為這雖然是一種吸引力,但應該歸納為靜電力,不宜納入摩擦力範圍。至於電磁本質論是一種更本質的提法(分子力的本性是電磁作用),由於作用機理比較抽象,用分子力可以形象解釋,所以不再引入。

綜上所述,摩擦現象的機理是複雜的,是必須在分子尺度內才能加以說明的。由於分子力的電磁本性,摩擦力說到底也是由電磁相互作用引起的。上述理論,已經否定了「物體表面越光滑,摩擦力越小」的說法。

在非常光滑的物體表面之間,摩擦力是存在的。我們在教學上經常使用的「表面光滑」的含意與此不同。教學中所說的「表面光滑」,是指無摩擦或摩擦因數等於0的表面,即沒有摩擦力。

這是教學上的一種約定。

實驗是檢驗真理的標準。但是許多現象非常奇特:地面太光滑容易滑倒(摩擦力小),充分研磨的玻璃表面間(表面很光滑)摩擦力卻增大。

可見只用一種學說不能全面得到的解釋。所以筆者認為摩擦是凹凸嚙合與摩擦粘附的共同作用。在接觸面比較粗糙時凹凸嚙合說能較合理地說明問題,因為表面凹凸嚙合效果明顯,分子間主要作用以相互斥力為主,尤其是在不同材料之間的作用情況時。

在接觸面較光滑平整時粘附論能更好地說明問題,因為此時凹凸嚙合效果不明顯,分子間主要作用以相互引力為主,尤其是在同種材料之間的作用情況時。筆者認為兩者是不可分割統一體,同時在起作用。這種情況與光的本性比較類似。

在這個思想指導下可以較好的來說明前面的幾個問題。

滑動摩擦力與與最大靜摩擦力關係。在達到最大靜摩擦力時,從凹凸嚙合說角度來說:此時互相接觸已經達到臨界狀態,再大一點接觸突起一部分因受力過大會產生斷裂。

這勢必會引起其他部分的斷裂(雪崩效應),從而運動起來成為滑動摩擦力。當滑動起來後凹凸嚙合說認為互相接觸再也達不到臨界狀態,即滑動摩擦力要小於最大靜摩擦力。從粘附論角度來說:

達到最大靜摩擦力時,分子間的總體吸引力最大。即分子間相互吸引的分子對數多,平均相互作用力比較大。相互作用力因為相互作用數量很多情況很複雜,為了使描述問題簡單僅研究具有代表性一對相互作用分子。

略微離開最大靜摩擦力位置後,分子引力減小會分子間距離變大,從而使分子間引力更變小。由於大量分子對同時出現了這樣情況,所以巨集觀體現出摩擦力將急速變小。

最大靜摩擦力和靜摩擦力有什麼區別?

花來花落 最大靜摩擦就是靜摩擦能夠達到的最大值。靜摩擦可以大可以小,比如,乙個石頭放在地上,你輕輕一推,石頭並沒有動,靜摩擦力就是你給的水平分力。再大點力,還沒有動。靜摩擦也隨之變大,力的大小等於你的力的水平分力。如果一直增大,大到不能再大,這個時候的靜摩擦力就是最大靜摩擦力。所謂不能再大,就是只要...

為什麼滾動摩擦力小於滑動摩擦力?

張磊 滾動摩擦的產生原因 接觸區的輪胎和地面發生相應變形,與支撐地面的接觸區產生法向和切向相互作用力。從動輪勻速轉動 輪子受到的合力矩為零 時的受力分析圖 Fz1是輪子變形後前端壓縮,後端鬆弛,法向反作用力向前偏移了一段距離a。r是輪子半徑 W1為重力,Fp1為水平推力,Fx1為地面切向反作用力,T...

車行走時靜摩擦力為什麼向前?

wzq48 相對運動趨勢不應該考慮線速度方向和向心力作用兩個因素嗎?可能有兩個原因 1 靜摩擦力存在於輪胎和地面之間,而輪胎的向心力是由輪胎內部的應力提供的,是輪胎的內力,與摩擦力無關。所以考慮靜摩擦力時只需要考慮兩者之間的相對運動趨勢,而不需要考慮向心力。2 另外,向心力是由旋轉引起的,同生同滅。...