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本帖最后由 zerowing 于 2013-4-23 16:37 编辑 : g, u9 N& |- ]
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之前的一个关于小车运行中消耗功率的问题引起热议。以致众多大侠现身。* |0 ~, j4 u9 n' h1 p
不过这个问题还是有需要研究和指名的部分的。这里谈一谈。
& j5 }: q6 ?5 _; \- o首先，还原问题。
! U/ ~$ j: G8 H, U整体质量：1500kg 匀速状态运行速度：160m/min 接触形式：钢队钢滚动* p/ P' y1 E) Z/ F+ m: H: M6 i u
其他条件：未知
3 Y* {$ m; h! E（PS：当开始写之后，笔者才发现，光讨论摩擦形式的问题,篇幅就很长了，因此决定分开来讨论。首先是摩擦形式的讨论。）8 o/ V' y; O- D+ G7 ~
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关于滚动摩擦和滑动摩擦
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/ f2 `! r& A i: P: A- }首先，这里必须说明，滚动摩擦和滑动摩擦的性质是不一样的。因此，把滑动摩擦定义为无限大曲率半径下的滚动摩擦是不对的。而且原则上讲，我们在谈滚动摩擦的时候其研究前提就是纯滚动无滑动。这一点请大家必须明确。! \% z: q1 E- x! N
那么分开说：( r6 [; g4 L" \( ?- ?
滑动摩擦：滑动摩擦的三个要素点分别是：相对滑动、接触面挤压、存在表面粗糙度。
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相对滑动：这里指出了滑动摩擦的性质，滑动摩擦是一种被动力，即只有先产生了相对运动，才有滑动摩擦。换句话说，滑动摩擦力永远都是一个与运动方向相反的力，也就是永远的阻力。
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6 z4 Y5 `4 @2 a6 v3 p接触面挤压：这里强调两点。一是两物体接触，不接触无摩擦。二是两物体因为外力作用产生挤压变形。. A4 g! P# G$ J. }
4 T6 |' p9 |* E5 y! p7 q表面粗糙度：这个不做说明了。但是这里需要强调的一点是，绝对光滑的表面不会产生滑动摩擦力。这点切忌。
( Z; O$ T! R2 V5 L# ]% P滑动摩擦力与接触面积大小无关、与物体运动速度无关。
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& D3 F1 D. B$ q0 S滚动摩擦：滚动摩擦力的实质是滚动体与接触面因为产生挤压变形，而形成的倾翻阻力。（但不仅限于挤压形变）。从本质上讲，我们通常研究的滚动摩擦力是静摩擦力的积分形式，必须说明，静摩擦力在这里的作用是稳定瞬心，但也是产生倾翻阻力矩的原因，这点上我与度娘百科的分歧很大。滚动摩擦的三个要素点：接触且挤压、相对滚动（倾翻）、接触面粗糙。7 |" Y0 N, n5 t. A9 B$ [" F
$ N$ i5 s) X4 c相对滚动（倾翻）：这点是滚动与滑动的最大区分点。换句话说，滚动摩擦力是一种阻碍物体翻转的力。他阻碍的是物体的滚动（翻转）趋势。而从另一个角度对比说。我们研究滑动摩擦，研究的是质点的力等效平移后的力平衡关系。我们研究滚动摩擦，研究的是物体的力等效平移后的力矩平衡关系。这是区别对待滑动摩擦和滚动摩擦的关键。
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% ^4 g( s E% u% N _接触且挤压：虽然要素相同，但是性质不同。滑动摩擦的挤压力本身不产生阻碍运动的效果（正压力与滑动摩擦力垂直）；滚动摩擦的挤压产生阻碍水平运动的效果（支撑力必然产生水平分力，如附图。静摩擦力产生反扭矩）。% l8 L0 ?/ O6 t+ t7 w8 t
/ l w: f2 I' G/ E- p! T; S. W接触面粗糙：这个在前面有提到。即，滚动摩擦产生的前提是存在静摩擦，因此需要接触面粗糙。这里特别指出：在光滑表面，滚动的物体会停在原地转动（但没有水平位移），而水平移动的物体会保持速度水平移动。这就是滚动摩擦力和滑动摩擦力的表象区别。
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% v o% j6 X+ i+ i0 i0 m2 E: E逍遥曾有一句话形容滚动摩擦，我认为是很贴切的。就是“滚动摩擦可以看成是无限边数的正多边形滚动。其滚动摩擦系数就是其单边边长的一半”。这里请参考我附图中的演变过程。这也从一个侧面证明，滚动和滑动的产生机理不同，不能把滑动摩擦看成是曲率半径无限大的滚动摩擦。
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先说这么多，欢迎大家讨论。
- z0 z& ?3 x* d- G2 A" y(感谢鹰大的加分和点亮） |
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发表于 2013-4-23 16:04:13
