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本帖最后由 zerowing 于 2013-4-23 16:37 编辑 5 z( B0 s- t! ?
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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。
. E( o' U6 U& e0 E- G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。 a1 \! D0 s6 I% r% f n1 O
首先，还原问题。
3 R& x! R' ~ m M/ N+ g整体质量：1500kg 匀速状态运行速度：160m/min 接触形式：钢队钢滚动9 G7 U" ~$ D' E" K, k2 l
其他条件：未知
, B1 @! D' E+ j0 d3 a/ M（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。）
, b( [4 Q; h7 X+ C+ s* `+ i% N4 ~4 R! j: e. p" B7 ~, L
关于滚动摩擦和滑动摩擦
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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。4 d/ k6 t5 P6 W* u" t
那么分开说：; A/ u1 z3 h: D* B$ _: J+ ]. z
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。, T5 {( q: j* p. N* V
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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。
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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。
& O3 q5 g3 K3 Y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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: q. p6 t/ Y6 E0 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。
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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。5 v$ R; G8 U" W0 v
- \9 {; ]' C8 Q+ {8 U/ |( d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）。; Z' p- V2 P* g c0 e
( k _" x1 X: V( T; y, k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。7 S/ O+ |; T+ ~9 v% Z4 W: i+ m
2 U I0 {* d1 e7 j; |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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* [6 `" e4 c; a& X! O: g H先说这么多，欢迎大家讨论。
) Q9 C# ?( M% x: d) k(感谢鹰大的加分和点亮） |
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发表于 2013-4-23 16:04:13
