摩擦力和接触面积有关

摩擦力和接触面积有关,第1张

大物中是有关的。要区分两个概念:表观接触面积和实际接触面积。表观接触面积就是看到的互相接触的面积,一般是不变的,所说的与接触面积无关中的接触面积指的就是这个表观接触面积。而对于硬性材料的接触面,微观表面并不平整,在正压力增大时实际的接触面积会增大,导致摩擦力增大,所说的摩擦力与接触面积成正比指的就是实际接触面积。

中学物理考虑摩擦力时,只讨论正压力与摩擦系数,不考虑接触面积。因为接触面积大于一定数值时它不会影响结果。

但如果小于一定数值,结果就不一样了。

从微观的角度分析,物体表面都是凹凸不平的。两个平面接触,其实是两个凹凸不平的表面互相嵌合。

用平行于平面的力推动其中一个物体,如果力小了,嵌合处嵌合牢固,推不动,这就是静摩擦力

如果力气足够,嵌合处被破坏,物体产生相对移动,这就是动摩擦力。

所以,静摩擦力与动摩擦力的区别就是推力是否足以破坏两物体的相互嵌合。

嵌合位置足够多、足够大,则静摩擦力的上限就足够大。反之,静摩擦力的上限不足,很容易打滑。

你可以用犁田来类比,两平面凹凸不平的表面互相嵌合就相当于犁刀与泥土的嵌合。

正常的犁刀与土壤接触面积较小,一个成年人往下压犁(正压力),泥土强度不足以克服牛的拉力,所以犁被拉动。这就类似于你用一个手指头压玻璃,接触面积太小,静摩擦力上限不足,总是打滑。

如果你在犁上并排安装100把犁刀,同样由一个成年人往下压犁(正压力不变),牛需要破坏100倍的泥土才能拉动犁,它也会喊“臣妾做不到啊”,使出了牛劲犁仍然不动。这就类似于你用整个手掌压玻璃,接触面积够大,静摩擦力上限足够大,可以推动玻璃门。

名义接触面积 nominal area of contact - 摩擦磨损与润滑 - 设备机械专业术语

摩擦副接触表面的宏观面积。

接触面积

如果将两个几何学的平面相互压在一起,则整个面都接触。但是实际表面相互接触时,只是某些微凸体的相互接触,而不是整个固体表面的接触,即接触具有不连续性和不均匀性,接触面积可分为三种:

1)名义接触面积,即接触表面的宏观面积,由接触物体的外部尺寸决定,以Aa表示;

2)轮廓接触面积,即物体的接触表面被压扁部分所形成的面积,以Ac表示,其大小与表面承受的载荷有关;

3)实际接触面积:即物体真实接触面积的总和,以Ar表示。

两个固体表面接触时,实际接触面积仅为名义接触面积的一小部分,一般为001%~01%,由各个微凸体变形所形成的实际斑点直径为3~50μm,而轮廓接触面积一般为表观接触面积的5%~15%。

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