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本帖最后由 zerowing 于 2013-4-23 16:37 编辑 ( N3 }+ W. W; x& N' {8 W
2 ^+ n5 L- S! V# I$ K' t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。2 t0 s6 C- B3 L
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。
! v/ E. D6 Z! t. i! q/ q首先，还原问题。
+ D3 X0 U, C- S& x9 S整体质量：1500kg 匀速状态运行速度：160m/min 接触形式：钢队钢滚动
" y( u3 H' i8 p9 |+ N& N; `其他条件：未知
' M' e; I% q6 {8 ]/ J% \# k% i1 {. p（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。）( \# n9 \! }- m Q1 ?
, X# h$ T) q0 _8 `: Z% W/ W+ L. @5 u6 ]关于滚动摩擦和滑动摩擦# S' y' V9 ~, a% X
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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。7 a4 F6 w) t0 |1 Y0 j
那么分开说：
; F1 k( W; @% z" B4 k6 A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。' ]$ C9 ^; o! S
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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。1 k$ C' I8 J2 t/ j8 h7 r/ w9 i
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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。
- F f h; a7 C- E0 U/ R. e6 w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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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。* h6 U* k7 T$ r; U
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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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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）。4 _0 e5 t2 o7 }2 ~
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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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! G$ H X4 q. L, 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。, K+ U( e- H+ {5 m
$ H" N# G8 L9 p* d; }先说这么多，欢迎大家讨论。
6 C, g& B/ r% P: a4 \+ h(感谢鹰大的加分和点亮） |
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发表于 2013-4-23 16:04:13
