为什么用滚动代替滑动可有效地减小摩擦

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/04 19:16:38
滚动时受的摩擦力是什么样的?

你可能没学过力矩,试着给你解释把

滚动摩擦是指物体在滚动中地面给物体的摩擦力,
滑动摩擦是指物体在滑动时地面给物体的摩擦力

滚动摩擦小的原因是滚动的物体减小了滑动摩擦力的力矩。

以手推车轮为例,
车轮与轴之间实际上还是滑动摩擦。当车在一个人的推动下在地上做匀速运动时,把车与车轮看做一个整体做受力分析,不考虑竖直方向上的力的情况,则车受向前的推力F,和地面对车的摩擦力f,由于是匀速,所以,F=f。
由于滚动摩擦是车轮滚动产生的,所以有必要把车轮拿出来单独研究。你可能没学过力矩,这里就只能麻烦点说了。
对车轮滚动起作用的力有两个,一个就是上面说的地面给轮子的摩擦力f,也就是滚动摩擦力了。另一个就是轮子和轴之间的摩擦力f1(这是有轮子的车子的阻力的来源)。轴是有一定粗度的,所以车轮的圆心距f1的作用线有一个距离r。当然车轴对车轮还有一个向前的推力,这个力等于上面说的人推车的力F,但是这个力是通过车轮圆心的,所以对车轮的转动不起作用,所以不考虑它。车轮在f和f0的作用下匀速转动,所以这两个力是平衡的,但这两个力不相等,因为圆心距f0的作用线为r,距f的作用线为轮子的半径,设为大R,R>r。所以f<f1。为什么呢?这可以用轮轴原理解释,比如你握住螺丝刀的手柄,让你同学握住细的一段,同时反向转动,则他就要用更大的力才行。
下面看滑动摩擦的情况,假如把车与车轮固定在一起,用力推手推车,使车轮在地面上匀速滑动。滑动摩擦力为f2,推力为F2,则F2=f2.不妨设在接触面情况相同、压力也相同,则在滚动摩擦中的f1就和这里的f2相等,所以有

f<f2

f是滚动中地面给轮子的摩擦力,f2是滑动中地面给轮子的摩擦力,这就是滚动摩擦小于滑动摩擦

是一个力偶,力作用与接触面,不做功。