多媒體教案課件

1、11 十月 2022多媒體教案10 十月 2022多媒體教案第四章 摩 擦 41 引言 42 滑動(dòng)摩擦 43 考慮摩擦?xí)r的平衡問(wèn)題 習(xí)題課2第四章 摩 擦 41 前幾章我們把接觸表面都看成是絕對(duì)光滑的，忽略了物體之間的摩擦，事實(shí)上完全光滑的表面是不存在的，一般情況下都存在有摩擦。例第四章 摩 擦4-1 引 言平衡必計(jì)摩擦 靜 力 學(xué)3 前幾章我們把接觸表面都看成是絕對(duì)光滑的，忽略了物 當(dāng)物體沿支承面運(yùn)動(dòng)（或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)）時(shí)，由于接觸面間凹凸不平，就產(chǎn)生了對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻力，這種阻力稱為摩擦力。 摩擦的物理本質(zhì)是非常復(fù)雜的，目前尚未建立起完整的理論。近似的說(shuō)法一般認(rèn)為其產(chǎn)生的原因是： 接觸面的凹凸不平；

2、 接觸面間的分子吸引力。二、摩擦產(chǎn)生的原因一、摩擦力靜 力 學(xué)4 當(dāng)物體沿支承面運(yùn)動(dòng)（或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)）時(shí)，由于接摩擦的微觀機(jī)理靜 力 學(xué)5摩擦的微觀機(jī)理靜 力 學(xué)5摩擦的微觀機(jī)理靜 力 學(xué)6摩擦的微觀機(jī)理靜 力 學(xué)6 有害的一面：它是機(jī)械的多余阻力，使機(jī)械發(fā)熱，引起零部件的磨損，從而消耗能量，降低效率和使用壽命。三、摩擦有害的一面和有利的一面 有利的一面：可利用其進(jìn)行傳動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速、聯(lián)接、夾卡物體等。另外，人類的生活也時(shí)時(shí)離不開(kāi)摩擦。7 有害的一面：它是機(jī)械的多余阻力，使機(jī)械發(fā)夾 卡 物 體 我們研究摩擦的目的，就是為了充分利用其有利的一面，消除其有害的一面。四、摩擦的分類 按物體相互運(yùn)動(dòng)形式

3、分 滑動(dòng)摩擦 滾動(dòng)摩擦 按有無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)分 靜摩擦 動(dòng)摩擦 按有無(wú)潤(rùn)滑劑分 干摩擦 濕摩擦靜 力 學(xué)8夾 卡 物 體 我們研究摩擦的目的，就是為了充摩 擦 輪 傳 動(dòng)（離 合 器）工程中的摩擦問(wèn)題靜 力 學(xué)9摩 擦 輪 傳 動(dòng)（離 合 器）工程中的摩擦問(wèn)題靜 力 學(xué)9靜 力 學(xué)工程中的摩擦問(wèn)題10靜 力 學(xué)工程中的摩擦問(wèn)題10靜 力 學(xué)工程中的摩擦問(wèn)題11靜 力 學(xué)工11靜 力 學(xué)工程中的摩擦問(wèn)題12靜 力 學(xué)工程中的摩擦問(wèn)題12工程中的摩擦問(wèn)題靜 力 學(xué)13工程中的摩擦問(wèn)題靜 力 學(xué)13工程中的摩擦問(wèn)題靜 力 學(xué)14工程中的摩擦問(wèn)題靜 力 學(xué)14工程中的摩擦問(wèn)題F?FcosFsinWFsNFc

4、osFsinWF sN靜 力 學(xué)15工程中的摩擦問(wèn)題F?FcosFsinWFsNFcos工程中的摩擦問(wèn)題靜 力 學(xué)16工程中的摩擦問(wèn)題靜 力 學(xué)16工程中的摩擦問(wèn)題靜 力 學(xué)17工程中的摩擦問(wèn)題靜 力 學(xué)17工程中的摩擦問(wèn)題輪軸承靜 力 學(xué)18工程中的摩擦問(wèn)題輪軸承靜 力 學(xué)18工程中的摩擦問(wèn)題靜 力 學(xué)19工程中的摩擦問(wèn)題靜 力 學(xué)19 臨界平衡： P 物塊將滑未滑， F = Fmax 最大靜摩擦力 （P 再略微物塊開(kāi)始滑動(dòng)） 定義：相互接觸的物體，產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，其接觸面間產(chǎn)生的阻礙物體運(yùn)動(dòng)的力叫靜滑動(dòng)摩擦力。簡(jiǎn)稱靜摩 4-2 滑動(dòng)摩擦一、靜滑動(dòng)摩擦 靜滑動(dòng)摩擦力 物塊狀態(tài)： 靜止：

5、F = P，（ P , F , F 不是固定值）擦力。 （ 它是接觸面對(duì)物體作用的切向約束反力） 靜 力 學(xué)20 臨界平衡： P 物塊將滑未滑， F =靜 力 學(xué)21靜 力 學(xué)21 f 稱為靜摩擦系數(shù)，它主要與材料和表面狀況（光潔度、潤(rùn)滑情況以及溫度、濕度等）有關(guān)，精確的實(shí)驗(yàn)指出它還與接觸面間的壓強(qiáng)及接觸時(shí)間有關(guān)。 靜滑動(dòng)摩擦定律 最大靜摩擦力的大小與兩個(gè)相互接觸物體間的正壓力（或法向約束反力）成正比，即 靜摩擦力特征： 大?。海ǚ秶担?方向：滿足與物體相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)方向相反加大正壓力N, 加大摩擦系數(shù) f 所以增大摩擦力的途徑為：靜 力 學(xué)22 f 稱為靜摩擦系數(shù)，它主要與材料和表面狀況（

6、動(dòng)摩擦力的大小與兩個(gè)相互接觸物體間的正壓力（或法向約束反力）成正比，即二、動(dòng)滑動(dòng)摩擦 動(dòng)滑動(dòng)摩擦力 定義：相互接觸的物體，產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，其接觸面間產(chǎn)生的阻礙物體運(yùn)動(dòng)的力叫動(dòng)滑動(dòng)摩擦力。簡(jiǎn)稱動(dòng)摩擦力。 動(dòng)摩擦力特征： 大?。簾o(wú)變化范圍 方向：與物體相對(duì)滑動(dòng)方向相反 動(dòng)滑動(dòng)摩擦定律 f 稱為動(dòng)摩擦系數(shù)，它主要與材料和表面狀況（光潔度、潤(rùn)滑情況以及溫度、濕度等）有關(guān)，精確的實(shí)驗(yàn)指出它還與靜 力 學(xué)23 動(dòng)摩擦力的大小與兩個(gè)相互接觸物體間的正壓力（相對(duì)滑動(dòng)速度有關(guān)。f略小于 f ，精度要求不高時(shí)取 f f 三、摩擦角與自鎖現(xiàn)象 摩擦角 全約束反力：法向約束反力和切向的靜摩擦力的合力 R 稱為支承面的

7、全約束反力。 摩擦角：當(dāng)摩擦力達(dá)到最大值 時(shí)其全反力 Rm與法線的夾角 叫做摩擦角。 計(jì)算：靜 力 學(xué)24相對(duì)滑動(dòng)速度有關(guān)。f略小于 f ，精度要求不高時(shí)取 f靜 力 學(xué)25靜 力 學(xué)25 摩擦自鎖：若所有主動(dòng)力的合力的作用線位于摩擦角域 自鎖現(xiàn)象當(dāng) 時(shí)，永遠(yuǎn)平衡（即自鎖） 自鎖條件：摩擦錐 若使水平力 P 在水平面內(nèi)的方向任意改變，相應(yīng)的Fmax及Rm的方向也隨之發(fā)生變化，Rm的作用線將形成一個(gè)以接觸點(diǎn)為頂點(diǎn)、頂角為 的錐面，該正圓錐面體稱為摩擦錐。體總處于平衡狀態(tài)，該現(xiàn)象稱為摩擦自鎖?；蝈F域內(nèi)時(shí)，不論該合力的數(shù)值如何，物靜 力 學(xué)26 摩擦自鎖：若所有主動(dòng)力的合力的作用線位于摩擦角域 自鎖

8、應(yīng)用舉例即為該兩種材料間靜摩 擦系數(shù) 摩擦系數(shù)的測(cè)定：OA板繞O 軸轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)出使物塊B 剛要開(kāi)始下滑時(shí) 的 a 角 ，則 。靜 力 學(xué)27 自鎖應(yīng)用舉例即為該兩種材料間靜摩 擦系數(shù) 自 鎖 條 件 的 應(yīng) 用靜 力 學(xué)28自 鎖 條 件 的 應(yīng) 用靜 力 學(xué)28自鎖及其應(yīng)用螺 旋靜 力 學(xué)29自鎖及其應(yīng)用螺 旋靜 力 學(xué)29自鎖及其應(yīng)用螺 旋靜 力 學(xué)30自鎖及其應(yīng)用螺 旋靜 力 學(xué)30主動(dòng)力合力作用線落在摩擦角 域之外物塊開(kāi)始滑動(dòng)靜 力 學(xué)31主動(dòng)力合力作用線落在摩擦角靜 力 學(xué)31 4-3 考慮滑動(dòng)摩擦?xí)r的平衡問(wèn)題一、考慮摩擦平衡問(wèn)題的特點(diǎn) 受力分析時(shí)除應(yīng)分析物體所受主動(dòng)力、約束反力外，還

9、應(yīng)分析所受摩擦力。 摩擦力的方向一般不能假設(shè)，它與相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)方向相反。 一般取臨界平衡狀態(tài)研究，先列出靜力學(xué)平衡方程，再列出靜滑動(dòng)摩擦定律決定的補(bǔ)充方程 ，聯(lián)立求解。平衡問(wèn)題的解答常是一個(gè)范圍值。二、應(yīng)用舉例靜 力 學(xué)32 4-3 考慮滑動(dòng)摩擦?xí)r的平衡問(wèn)題一、考慮摩擦平衡問(wèn)題的特例1 已知：a =30，G =100N，f =0.2 求：物體靜止時(shí)，水平力Q的平衡范圍。當(dāng)水平力Q = 60N時(shí)，物體能否平衡？ 靜 力 學(xué)33例1 已知：a =30，G =100N，f =0.2解： 先求使物體不致于上滑的 圖(1) 列方程求解： 研究物塊 A ；解得： 受力如圖； 取Axy直角坐標(biāo)；靜 力 學(xué)3

10、4解： 先求使物體不致于上滑的 圖(1) 再求使物體不致下滑的 圖(2) 解得：平衡范圍應(yīng)是：同理：靜 力 學(xué)35 再求使物體不致下滑的 圖(2) 例2 梯子長(zhǎng)AB=l，重為P，若梯子與墻和地面的靜摩 擦系數(shù)f =0.5, 求a 多大時(shí)，梯子能處于平衡？解： 研究梯子AB ； 受力分析： 考慮到梯子在臨界平衡狀態(tài)有下滑趨勢(shì)，作 受力圖； 取Axy直角坐標(biāo)； 列方程求解：靜 力 學(xué)36例2 梯子長(zhǎng)AB=l，重為P，若梯子與墻和地面的靜摩解注意，由于a不可能大于90， 所以梯子平衡傾角a 應(yīng)滿足靜 力 學(xué)37注意，由于a不可能大于90，靜 力 學(xué)37與桿OC及水平面的摩擦系數(shù) ， ，滾動(dòng)摩擦 例3

11、 均質(zhì)桿OC 長(zhǎng) l = 4m ，重 P =500N；輪重 W =300N，不計(jì)。求拉動(dòng)圓輪所需力 Q 的最小值。 解： 研究 OC 桿 受力分析如圖，列平衡方程求解：解得：靜 力 學(xué)38與桿OC及水平面的摩擦系數(shù) 研究輪 O1 若 A 點(diǎn)不動(dòng)，解得：解得： 若 B 點(diǎn)不動(dòng)，解得：因此?。红o 力 學(xué)39 研究輪 O1 若 A 點(diǎn)不動(dòng)，解得：解得： 若 1、摩擦力-是一種切向約束反力，方向總是與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反，而 0FFmax 。 一、概 念： 第四章 摩擦習(xí)題課 本 章 小 結(jié) a. 當(dāng)滑動(dòng)沒(méi)發(fā)生時(shí) Ff N (F=P 外力)b. 當(dāng)滑動(dòng)即將發(fā)生時(shí) Fmax= f N c. 當(dāng)滑動(dòng)已

12、經(jīng)發(fā)生時(shí) F = f N (一般 f 稍小于 f ，精度要求不高時(shí)取 f f )靜 力 學(xué)40 1、摩擦力-是一種切向約束反力，方向總 （Q為所有主動(dòng)力的合力） 當(dāng)時(shí)自鎖。b. 當(dāng)時(shí)，物體平衡。2、 全反力與摩擦角a. 全反力R（即F 與N 的合力）3、 自鎖靜 力 學(xué)41 （Q為所有主動(dòng)力的合力） b. 當(dāng)時(shí)，物體平3、除平衡方程外，增加補(bǔ)充方程 (一般取臨界平衡狀態(tài)計(jì)算）2、由于摩擦情況下，常常有一個(gè)平衡范圍，所以解也常常是力、尺寸或角度的一個(gè)平衡范圍值。（原因是 和 ）二、考慮滑動(dòng)摩擦?xí)r的平衡問(wèn)題1、列平衡方程時(shí)要將摩擦力考慮在內(nèi)；2、解題方法：解析法 幾何法4、解題步驟同前。三、解題中

13、應(yīng)該注意的問(wèn)題：1、摩擦力的方向一般不能假設(shè)，要根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)來(lái)判斷。（只有在求解判斷物體是否平衡的問(wèn)題時(shí)，可以假設(shè)其方向）靜 力 學(xué)423、除平衡方程外，增加補(bǔ)充方程 例1 作出下列各物體 的受力圖四、例題靜 力 學(xué)43例1 作出下列各物體四、例題靜 力 學(xué)43 P 最大時(shí)維持平衡狀態(tài)受力圖； P 最小時(shí)維持平衡狀態(tài)受力圖； 例 作出下列各物體的受力圖靜 力 學(xué)44 P 最大時(shí)維持平衡狀態(tài)受力圖； P 最小時(shí)維持平衡狀態(tài)N 0例3 構(gòu)件1及2用楔塊3聯(lián)結(jié)，已知楔塊與構(gòu)件間的摩擦系數(shù)f=0.1, 求能自鎖的傾斜角a 。解：研究楔塊，受力如圖，列方程求解： 解法一靜 力 學(xué)45N 0例3 構(gòu)件

14、1及2用楔塊3聯(lián)結(jié)，已知楔塊與構(gòu)件間研究楔塊，受力如圖 解法二靜 力 學(xué)46研究楔塊，受力如圖 解法二靜 力 學(xué)46解： 研究B塊，例4 已知：B塊重Q=2000N，與斜面的摩擦角j =15，A塊與水 平面的摩擦系數(shù)f=0.4，不計(jì)桿自 重。 若使B塊不下滑，臨界平衡時(shí)：求：使B 塊不下滑，物塊A最小 重量。靜 力 學(xué)47解： 研究B塊，例4 已知：B塊重Q=2000N再研究A塊 ；靜 力 學(xué)48再研究A塊 ；靜 力 學(xué)48練習(xí)1 已知：Q=10N， f =0.1 , f =0.2求：P=1 N；2N； 3N 時(shí)摩擦力F？解：所以物體運(yùn)動(dòng)：此時(shí)（平衡）（臨界平衡）（物體運(yùn)動(dòng)）靜 力 學(xué)49練習(xí)

15、1 已知：Q=10N， f =0.1 , f練習(xí)2 已知A塊重500N，輪B重1000N，D輪無(wú)摩擦，E 點(diǎn)的摩擦系數(shù)fE=0.2，A點(diǎn)的摩擦系數(shù)fA=0.5。解： A不動(dòng)（即i點(diǎn)不產(chǎn) 生 平移）求Q由：求：使物體平衡時(shí)塊C的重量Q=？靜 力 學(xué)50練習(xí)2 已知A塊重500N，輪B重1000N，D輪無(wú)摩擦分析輪有由：靜 力 學(xué)51分析輪有由：靜 力 學(xué)51 E 點(diǎn)不產(chǎn)生水平位移靜 力 學(xué)52 E 點(diǎn)不產(chǎn)生水平位移靜 力 學(xué)52 B 輪不向上運(yùn)動(dòng)，即N0顯然,如果i,E兩點(diǎn)均不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),Q必須小于208N,即靜 力 學(xué)53 B 輪不向上運(yùn)動(dòng)，顯然,如果i,E兩點(diǎn)均不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),靜 當(dāng)時(shí)，能滾過(guò)去（這是小球與地面的f 條件） 練習(xí)3 已知：P、D、d、Q1、Q2，P為水平。 解：研究整體將、代入得：要保證大球滾過(guò)小球，必須使大球與小球之間不打滑求：在大球滾過(guò)小球時(shí)，f=?補(bǔ)充方程靜 力 學(xué)54 當(dāng)時(shí)，能滾過(guò)去（這是小球與地面的f 條件） 求大球與小球之間的f , 研究大球補(bǔ)充方程將代入得： 又 靜 力 學(xué)55求大球與小球之間的f , 研究大球補(bǔ)充方程將代當(dāng) 時(shí)能滾過(guò)小球解得：注 大球與小球間的f又一種求法：結(jié)論：能滾過(guò)小球的摩擦系數(shù)的條件。和 同時(shí)滿足，是 保證大靜 力 學(xué)56當(dāng) 時(shí)能滾過(guò)小球解得：注練習(xí)4 水平梯子放在直角V形槽內(nèi)，略去梯重，梯子與兩個(gè)斜面間的摩擦系數(shù)（摩擦角均為j