小車功率問題的延伸（摩擦部分）

zerowing

之前的一個關(guān)于小車運(yùn)行中消耗功率的問題引起熱議。以致眾多大俠現(xiàn)身。
6 O8 x8 @- b  a1 t; R2 G' _$ H不過這個問題還是有需要研究和指名的部分的。這里談一談。
首先，還原問題。
整體質(zhì)量：1500kg           勻速狀態(tài)運(yùn)行速度：160m/min              接觸形式：鋼隊鋼滾動
其他條件：未知
（PS：當(dāng)開始寫之后，筆者才發(fā)現(xiàn)，光討論摩擦形式的問題,篇幅就很長了，因此決定分開來討論。首先是摩擦形式的討論。）
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關(guān)于滾動摩擦和滑動摩擦
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首先，這里必須說明，滾動摩擦和滑動摩擦的性質(zhì)是不一樣的。因此，把滑動摩擦定義為無限大曲率半徑下的滾動摩擦是不對的。而且原則上講，我們在談滾動摩擦的時候其研究前提就是純滾動無滑動。這一點(diǎn)請大家必須明確。
5 d& d+ L4 r- z* _7 ~2 I那么分開說：
+ \0 y7 {* d: R5 T+ V/ d3 \0 Z+ K# R滑動摩擦：滑動摩擦的三個要素點(diǎn)分別是：相對滑動、接觸面擠壓、存在表面粗糙度。

相對滑動：這里指出了滑動摩擦的性質(zhì)，滑動摩擦是一種被動力，即只有先產(chǎn)生了相對運(yùn)動，才有滑動摩擦。換句話說，滑動摩擦力永遠(yuǎn)都是一個與運(yùn)動方向相反的力，也就是永遠(yuǎn)的阻力。

. j  e+ c( O3 K' l+ |' f  f接觸面擠壓：這里強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)。一是兩物體接觸，不接觸無摩擦。二是兩物體因為外力作用產(chǎn)生擠壓變形。

表面粗糙度：這個不做說明了。但是這里需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，絕對光滑的表面不會產(chǎn)生滑動摩擦力。這點(diǎn)切忌。
滑動摩擦力與接觸面積大小無關(guān)、與物體運(yùn)動速度無關(guān)。
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5 A6 D* B- o& C* b! \# x2 O  R滾動摩擦：滾動摩擦力的實質(zhì)是滾動體與接觸面因為產(chǎn)生擠壓變形，而形成的傾翻阻力。（但不僅限于擠壓形變）。從本質(zhì)上講，我們通常研究的滾動摩擦力是靜摩擦力的積分形式，必須說明，靜摩擦力在這里的作用是穩(wěn)定瞬心，但也是產(chǎn)生傾翻阻力矩的原因，這點(diǎn)上我與度娘百科的分歧很大。滾動摩擦的三個要素點(diǎn)：接觸且擠壓、相對滾動（傾翻）、接觸面粗糙。
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: F) C1 E& ?: t6 C+ g相對滾動（傾翻）：這點(diǎn)是滾動與滑動的最大區(qū)分點(diǎn)。換句話說，滾動摩擦力是一種阻礙物體翻轉(zhuǎn)的力。他阻礙的是物體的滾動（翻轉(zhuǎn)）趨勢。而從另一個角度對比說。我們研究滑動摩擦，研究的是質(zhì)點(diǎn)的力等效平移后的力平衡關(guān)系。我們研究滾動摩擦，研究的是物體的力等效平移后的力矩平衡關(guān)系。這是區(qū)別對待滑動摩擦和滾動摩擦的關(guān)鍵。

' h) U) E7 X, s8 c接觸且擠壓：雖然要素相同，但是性質(zhì)不同。滑動摩擦的擠壓力本身不產(chǎn)生阻礙運(yùn)動的效果（正壓力與滑動摩擦力垂直）；滾動摩擦的擠壓產(chǎn)生阻礙水平運(yùn)動的效果（支撐力必然產(chǎn)生水平分力，如附圖。靜摩擦力產(chǎn)生反扭矩）。

+ v% A0 S0 Z% M, ~接觸面粗糙：這個在前面有提到。即，滾動摩擦產(chǎn)生的前提是存在靜摩擦，因此需要接觸面粗糙。這里特別指出：在光滑表面，滾動的物體會停在原地轉(zhuǎn)動（但沒有水平位移），而水平移動的物體會保持速度水平移動。這就是滾動摩擦力和滑動摩擦力的表象區(qū)別。
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8 c; f5 U1 R2 W逍遙曾有一句話形容滾動摩擦，我認(rèn)為是很貼切的。就是“滾動摩擦可以看成是無限邊數(shù)的正多邊形滾動。其滾動摩擦系數(shù)就是其單邊邊長的一半”。這里請參考我附圖中的演變過程。這也從一個側(cè)面證明，滾動和滑動的產(chǎn)生機(jī)理不同，不能把滑動摩擦看成是曲率半徑無限大的滾動摩擦。

先說這么多，歡迎大家討論。
(感謝鷹大的加分和點(diǎn)亮）

zerowing

抱歉：占二樓以作數(shù)據(jù)計算掩飾欄。請見諒。

の小南灬

搬板凳聽老師講課~附帶賣瓜子花生礦泉水爆米花
3 a8 `9 d, w0 J# z! d大學(xué)學(xué)的好多都還給老師了~哎~
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4 L( g: @2 }1 z9 _( x4 S) tPS:老師~圖片有點(diǎn)模糊,放大了看不清楚~

lyeen

很好的一堂摩擦學(xué)課，通俗易懂！看完下課。。。。。。

zerowing

由于時間間隔問題，已經(jīng)不能更改原帖內(nèi)容，現(xiàn)在把新圖補(bǔ)上。

pacelife

很奇怪你的滾動摩擦系數(shù)是其單邊邊長的一半這個結(jié)論是從哪里來的

前景錢

看來還要加深內(nèi)功啊。

智諧于心

細(xì)節(jié)是比較后要的，小中見大啊

zhuxuwei8

呵呵，坐等后文。。。

子子61961

" F" T$ d4 f* ?& R* U頂一下。謝謝樓主的熱心分享~

+ ]! N' t: p5 m! L8 n樓主提到的多邊形近似，非常形象，第一次接觸。

" k1 _4 ]$ ]3 D- L5 c/ B; H以前在書店里看到過摩擦學(xué)的書，翻了幾次，感覺挺難的。
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