静摩擦和动摩擦示例

这里有一个木块 质量5千克 位于地表附近的尘土上 这种木头同这种尘土之间的静摩擦系数是0.60 木头同尘土之间的动摩擦系数是0.55 很久前就有人测量过 可以在相关书籍上查到 假设我们给该木块100牛的力 结果会如何 如果没有摩擦力 由于没有空气阻力 如果没有摩擦力 由于没有空气阻力 这里题设中假设没有空气阻力 那么在水平方向上 就只有这个100牛的力 没有力与之平衡 它就是合力 此时朝此方向就有一个100牛的力 质量5千克 力=质量?加速度 加速度和力都是矢量 于是力/质量 结果将是20米/秒方的加速度 朝右侧 这是无摩擦的情况 但这里有摩擦 想想如何处理 题设给出了摩擦系数 静摩擦系数等于"挪动力"的大小… 静摩擦系数等于"挪动力"的大小… 也就是作用于物体让它正好开始挪动的力 也就是作用于物体让它正好开始挪动的力 静摩擦系数=此力的大小/支持力的大小 静摩擦系数=此力的大小/支持力的大小 这里 支持力的大小也就是法向力的大小 这里 支持力的大小也就是法向力的大小 这里 支持力的大小也就是法向力的大小 开始运动后 就要考虑动摩擦系数 它等于 摩擦力的大小… 这里是克服摩擦力的力 而这里是摩擦力 摩擦力的大小除以支持力的大小 也就是除以法向力的大小 这很好理解 支持力(压力)越大 两者被越紧密地压在一起 从原子层面来看 原子深陷在对方凹槽中 需要更大的挪动力 阻碍运动的摩擦力会更大 不管哪种情况 摩擦力都是阻碍运动的 突然从另一个方向推 摩擦力也不会帮你的忙 突然从另一个方向推 摩擦力也不会帮你的忙 首先看一下 如果想克服静态时的摩擦力 至少需要提供多大的力 木块的重力 等于重力场9.8米/秒方?5千克 9.8米/秒方?5千克=49千克?米/秒方 也就是49牛 向下 重力大小为49牛 方向指向地心 重力大小为49牛 方向指向地心 这里还存在法向力 因为木块没有向下加速 必然存在一个力平衡了重力 这里也就是法向力 它等于49牛 向上 同重力相互平衡 因此木块不朝上方或下方加速 于是挪动力的大小/法向力的大小49牛 于是挪动力的大小/法向力的大小49牛 于是挪动力的大小/法向力的大小49牛 等于0.60 也就是说 挪动力的大小 等于49牛乘以静摩擦系数0.60 等于49牛乘以静摩擦系数0.60 记住 摩擦系数没有单位 所以这里的单位仍然是牛 49乘以0.6得到29.4牛 这个等于29.4牛 这就是克服静摩擦的力 我们的推力100牛远远大于它 所以能够推动 我们的推力100牛远远大于它 所以能够推动 在木块开始运动后 在木块开始运动后 合力… 100牛朝这个方向 静摩擦力则是这个方向 也许应该画到下面 因为它是从这里来的 静摩擦力是29.4牛 朝这个方向 就在我开始挪动木块时 就在这个时刻… 木块马上就会运动 之后动摩擦开始生效 但就在那个时刻 就在要移动但没有移动那一瞬间 合力是100-29.4 也就是70.6牛 方向向右 这是正好要动又没动的那个瞬间 这是正好要动又没动的那个瞬间 克服静摩擦后 有70.6牛向右的力 在这一瞬间 除以5千克质量 就在这一瞬间 加速度是14.12米/秒方 加速度是14.1米/秒方 方向向右 但这只在正好要动但又没动的瞬间 之后木块会开始运动 运动后 动摩擦系数开始生效 粒子已经从凹槽中出来 整个都在凹槽上方滑动 只是仍然还有部分阻力 正要动时 会在一瞬拥有这个加速度 但之后突然间 动摩擦系数开始奏效 运动后的摩擦力 摩擦力将总是和运动方向相反 这里法向力是49牛 可以两侧同时乘以49 49牛乘以0.55也就是26.95牛 这就是摩擦力 这是大小 方向同运动相反 一旦开始朝这个方向运动 摩擦力就会在相反方向出现 开始运动后 假设仍然施加100牛的推力 合力是多少 100牛是这个方向 还有26.95牛朝这个方向 其实矢量不一定要画在这里 可以将矢量尾部全部画在质心 反正 力都是作用在物体上 一般 画在质心上更明确一些 将物体看作一个整体 不纠结 合力是多少呢 100牛向右 29.95向左 100-26.95 100牛是向右的推力 -26.95牛表示向左阻碍运动的摩擦力 这意味着合力也就是73.05牛 方向向右 运动时 合力是73.05牛 方向向右 这是合力 其方向向右 运动之后 加速度是多少呢 73.05除以质量5千克 得到14.61 开始运动后的加速度是14.61米/秒方 方向向右 我真心希望你们了解这里发生的情况 这里总有足够的力推动木块 但在正好要挪动的那一瞬间 它需要克服静摩擦力 但在正好要挪动的那一瞬间 它需要克服静摩擦力 此时加速度较慢 因为克服的是静摩擦 但一旦木块被挪动 假设推力持续施加在木块上 突然摩擦力就变了 此时粒子不会陷入凹槽 而是在顶部滑动 这就需要使用动摩擦系数 运动后 往右的合力将大于之前 可以认为 摩擦力在开始运动后变小了 摩擦力此时减小为26.95牛 而加速度稍微增大 达到14.61米/秒方 正要挪动时 加速度是14.1米/秒方 但这只有一瞬 甚至无法察觉 之后就会以较大加速度值往右运动