滚动摩擦力.docx

滚动摩擦力编辑滚动摩擦力，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在交通运输以及机械制造工业上广泛应用滚动轴承，就是为了减 少摩擦力例如，火车的主动轮的摩擦力是推动火车前进的动力而被动轮所受之静摩擦则 是阻碍火车前进的滚动摩擦力目录1定义2产生3说法滚动阻力力矩N•e不是摩擦作用摩擦的辅助作用4计算方法5相关区别1定义摩擦分为静摩擦、骨动摩擦和滚动摩擦一物体在另一物体表面做无滑动的滚动或有滚动的趋势时，由于两物体在接触部分受压发生形变而产生的对滚动的阻碍作用，叫“滚动摩擦”滚动摩擦一般用阻力矩来量度，其力的大小与物体的性质、表面 的形状以及滚动物体的重量有关滚动摩擦实际上是一种阻碍滚动的力矩当一个物体在粗 糙的平面上滚动时，如果不再受动力或动力矩作用，它的运动将会逐渐地慢下来，直到静止 这个过程，滚动的物体除了受到重力、弹力外，一般在接触部分受到静摩擦力由于物体和平面接触处产生形变，物体受正压力力作用而陷入支撑面，同时物体本身也受压缩而变形, 当物体向前滚动时，接触处前方的支撑面隆起，而使支撑面作用于物体的合弹力N的作用 点从最低点向前移。

正是这个弹力，相对于物体的质心产生一个阻碍物体滚动的力矩，这就 是滚动摩擦对于初中学生来说，他们还未掌握力矩的概念，就不要把滚动摩擦讲成是一种 摩擦力，只能讲一个物体在另一个物体上滚动时所受到对滚动的阻碍作用2产生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承 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（5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，与半径无关既然滚动摩擦的大小是由滚动摩擦力偶矩决定的，所以对“滚动摩擦比滑动摩擦小”， 我们不能理解为滚动摩擦力矩比滑动摩擦力小，因为力矩跟力是无法比较大小的，也不能说： “滚动摩擦力比滑动摩擦力小”，因为并不存在一个“滚动摩擦力”一般我们所说的“滚 动摩擦比滑动摩擦小”，指的是在其他条件相同的情况下，克服滚动摩擦力矩使物体运动需 要的力比克服滑动摩擦力所需要的力小得多。

3说法滚动阻力首先，我们来看一下物体的滚动以正方体为例，如图1所示，设重力为G,重心到瞬心 O的距离为e,在外力P作用下发生滚动.显然，G・e是滚动的阻力随着物体的滚动,e逐渐缩小；G・e也随着一同减小•当G与N共线时G・e为零，越 过共线点，-e的绝对值逐渐增大，I - G・e I也随着一同增大;此时无须外力P作用，物体 便能自行滚动至稳态•我们把阻力矩从最大值G・e到最大值I - G・e I称为一个力矩周 期•在这个周期内，G・e由最大阻碍作用变为最大动力作用，折而重新为阻力,开始下一个力 矩周期正方体的滚动过程这种由物体重力引起的滑动阻碍作用和滚动阻碍作用大小的比较来看•多数场合滚动阻 碍作用要显得大些，但圆形体的滚动阻碍作用却很小这是因为圆形体特有的几何形状所造 成的通常我们讲的滚动多是指圆形体的滚动下边我们看一下圆形体的滚阻力矩：如图2所示，如果增加正方体的棱边我们会发现，e随着棱边个数n的增加而减小, 从而导致G・e的初始值减小，力矩变化周期也随之缩短.当n趋于无穷大时，这个正多棱 体趋于圆•此时，由于圆周上各点到圆心的距离相等，-e现象消失；力矩G・e趋于一常量, 并且，在滚动中始终维持在滚动前的临界状态。

这个常量就是圆形体的滚动阻力.比较起来, 这个圆形体G・e的阻碍作用要比滑动时由摩擦引起的阻碍作用小得多人的行走就相当于多边形体的滚动，步幅的一半相当于力臂e .图2棱边个数n增加对e的影响力矩N・e不是摩擦作用通常，对滚动分析都是采用如图6中圆形体的形式进行的图中G为物重；P为外力；F为摩擦力；N为G的反作用力；e为外力作用下N的偏移量；0’为N的原始作用点；0 为瞬心；h为外力P到瞬心的距离这里需要特别注意的是瞬心的确定在我们的教材和有 关书籍中多是以转动体的质心或0’点为平衡中心来进行滚动分析的实际上，这些点临界 时为动点，不能直观地显示出物体的临界运动状态，容易造成分析上的错误；而0点为滚 动体的临界力矩中心，是瞬时不动点因此，我认为选择0点作为平衡中心来进行分析较 为恰当从图中我们可以看出，主动力P能使物体绕0点转动，即滚动这种滚动是转动的一 种特殊运动状态，它是转动中心不断改变的一种力矩效应，距心即是瞬心在滚动过程中由 于瞬心0的位置沿贴切面不断改变，从而使两物体产生了相对运动此时N、F对0点的 矩均为零因此，它们既不是滚动的动力，也不是滚动的阻力只有G对0点的炬与主动 力矩相反。

所以，它才是滚动的阻力以往，我们多是采用力偶M (G, N)或力矩N・e的形式来解析滚动阻力，并称之为 “摩擦作用”从数学算式来看，它们与G・e是等量的，但从物理作用来讲，它们是有区 别的从前边的分析中我们可以看出，滚动的阻力实质上是因物体位移产生的反作用，一般 用G・e表示较为恰当即使是采用M (G, N)或N・e的形式，将其作为摩擦作用来解 释也是不正确的从作用力的性质来看，N为重力G的反作用力，并不随外力P的改变而 变化当外力P去除时N仍存在，而对摩擦作用来讲，当外力去除时是不存在的，这是反 作用力N与摩擦力的本质区别；同样，力臂e也不具备摩擦特征，它是由物体的刚度、物 重、材质和几何形状等因素确定的，并不受滚动力矩大小的影响因此，不能把N・e视为 “摩擦作用”摩擦的辅助作用力偶和力矩都能使物体滚动，但它们对瞬心有平动作用滚动时的摩擦作用就是这种平 动作用引起的反作用.它和具有滑动趋势时的摩擦作用是一样的，也是静摩擦力.这个反作用力F的大小对物体的滚动有很大影响以往的讨论都是假定F大于P （或 Pm）的条件下进行的，当F小于P （或Pm）时，物体将产生滑动或转动，这类事实在我 们日常生活中是常见的。

例如，若脚下很滑（即摩擦作用小），人行走就会很吃力；汽车若 在带冰的路上行驶会出现'打滑'它们都说明摩擦对滚动运动有很大影响也就是说，对 滚动来讲，摩擦作用是稳定瞬心，使之不产生位移的必要条件摩擦作用越大，瞬心稳定性 越强；没有摩擦作用就不能产生滚动力偶和力矩对瞬心的平动作用方向不同力矩对作用点的平动作用需要用反向作用力来 平衡，而力偶对作用点的平动作用需要用与力偶中另一力同向的作用力来平衡自行车前、 后轮摩擦力方向不同就是这个原因由此得出，滚动体的瞬心受力偶作用时,摩擦力方向与 滚动体运动方向相同，受力距作用时，与滚动体运动方向相反；反之,此推论也成立.例如人行 走时摩擦力方向向前，故人的行走（滚动）动力是力偶作用；若是被人推着走则磨擦力方向向后, 则是力矩作用.以上还说明，无论是滑动时的摩擦还是滚动时的摩擦，都是平动的阻力，只不过对两种 运动所表现的作用不同而已，一个表现为阻抗性，一个表现为辅助性因此，我们不应把摩 擦分为两类4计算方法滚动摩擦力=正压力*滚动摩擦系数5相关区别滚动摩擦与滑动摩擦区别滑动摩擦滑动摩擦就是物体沿另一物体表面滑动时产生的摩擦力物体受到的滑动摩 擦力的方向和物体相对运动方向相反（不能说成与物体运动方向相反），所以，才会产生摩 擦。

如果世界上没有了滑动摩擦，那么人们推动非常重的东西，比在冰上推还快呢！滚动摩擦滚动摩擦就是物体在另一物体上滚动时产生的摩擦它比最大静摩擦和滑动 摩擦要小得多，在一般情况下，滚动摩擦只有滑动摩擦阻力的1/40到1/60所以在地面滚动 物体比推着物体滑动省力得多。