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摩擦系數(shù)

補充:0  瀏覽:9930  發(fā)布時間:2012-12-5
  摩擦系數(shù)是指兩表面間的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值。它是和表面的粗糙度有關(guān),而和接觸面積的大小無關(guān)。依運動的性質(zhì),它可分為動摩擦系數(shù)和靜摩擦系數(shù)。
  摩擦系數(shù)
  如果兩表面互為靜止,那兩表面間的接觸地方會形成一個強結(jié)合力-靜摩擦力,除非破壞了這結(jié)合力才能使一表面對另一表面運動,破壞這結(jié)合力-運\動前的力-對其一表面的垂直力之比值叫做靜摩擦系數(shù)μs,寫成式子如下:
  (方程式圖1)fs為靜摩擦力
  或 fs=μs*N; N為垂直力
  而這破壞力也是要使物體啟動的最大的力,我們又叫此力為最大靜摩擦力。所以,我們應(yīng)把上式改寫成:
  (方程式圖2)
  在物體啟動后,如汽車過了些時候它會慢慢的減速下來,最后靜止,這表示物體運動時,它的表面和另一表面,如地面,仍然存在摩擦力,而實驗發(fā)現(xiàn)此力比靜止時的摩擦力來得小,我們定義這摩擦力和垂直於地面的作用力叫做動摩擦系數(shù)μk,寫成式子如下:
  fk=μk*N
  所以,由上我們可得知μs>μk
  流體摩擦系數(shù)計算
  層流和湍流時摩擦阻力的計算方法不同1、層流時圓管摩擦系數(shù)λ
  λ=64/Re
  2、紊流時的λ
  還無法從理論上推導(dǎo)出來,需查經(jīng)驗表(Moody圖)或通過經(jīng)驗關(guān)系式計算。
  紊流時,隨雷諾數(shù)Re的增加,λ將減小,當Re增大到某一數(shù)值后,λ基本不變。
  摩擦系數(shù)表
  材料名稱 靜摩擦系數(shù)動摩擦系數(shù)
  無潤滑 有潤滑 無潤滑 有潤滑
  鋼-鋼 0.15 0.1~0.12 0.1 0.05~0.1
  鋼-軟鋼 0.2 0.1~0.2
  鋼-鑄鐵 0.3 0.2 0.05~0.15
  鋼-青銅 0.15 0.15~0.18 0.1~0.15
  軟鋼-鑄鐵 0.2 0.18 0.05~0.15
  軟鋼-青銅 0.2 0.18 0.07~0.15
  鑄鐵-鑄鐵 0.18 0.15 0.07~0.12
  鑄鐵-青銅 0.15~0.2 0.07~0.15
  青銅-青銅 0.1 0.2 0.07~0.1
  皮革-鑄鐵 0.3~0.5 0.15 0.6 0.15
  橡皮-鑄鐵 0.8 0.5
  木材-木材 0.4~0.6 0.1 0.2~0.5 0.07~0.15
  摩擦系數(shù)可能大于1
  1.從摩擦機理角度
  摩擦系數(shù)主要是接觸材料、界面粘染物或面潤滑劑的一個特征,根據(jù)現(xiàn)代摩擦力理論,摩擦是接觸表面原子之間的附著力引起的,當兩物體相互接觸時,首先是凸起部分表面原子相當?shù)亟咏纬稍渔I,其強度與固體內(nèi)部使自己聚集在一起的原子鍵的強度相當。表面如果非常潔凈、接觸非常緊密,兩個互相接觸的表面會粘附得非常牢固,在發(fā)生明顯滑動之前出現(xiàn)"接點增長",接點面積不斷增大,直到整個幾何接觸面積成為巨大的接觸點,這時摩擦力很大,甚至?xí)^正壓力,摩擦系數(shù)可以等于、大于1,甚至更大。美國C ·基特爾等著的《伯克利物理學(xué)教程》第一卷《力學(xué)》上有一表格記載有:銅與銅靜摩擦系數(shù)是1.6,橡皮與固體靜摩擦系數(shù)是1.0 ~4.0 。以上均可表明摩擦系數(shù)可以等于或大于1。
2. 從測定方法分析
  摩擦系數(shù)通?梢杂媚Σ两堑姆椒y定,其方法一般是:將所要測量的兩物體中的其中一個傾斜放置作為斜面,另一個放在斜面體上沿其滑下,逐漸減小斜面傾角θ,可以發(fā)現(xiàn),當θ達到某一數(shù)值θ0 時,物體勻速下滑,則由
  mgsinθ0=μmgcosθ0,
  得:μ=tg θ0。 (1)
  θ0 是摩擦角,測得了θ0 ,就可以知道此兩物體間μ的值,從(1)式容易看到:
  當θ0 <45 °時,μ<1,
  當θ0=45 °時,μ=1,
  當θ0>45 °時,μ>1 。
  由于正切函數(shù)在第Ⅰ象限的值域是(0,∞),所以μ不一定小于1,至于μ到底是多少,則由材料性質(zhì),界面狀況等而定。

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