了解摩擦力

了解摩擦力

最近,我被要求调查某个设备的问题,该设备由于过度摩擦而变得太烫。这可能是一个常见问题,所以了解所涉及的因素可能会有所帮助。在本博客中,我将解释摩擦力是如何产生的,以及如何测量摩擦力。

摩擦力的定义

摩擦力是两种材料相互摩擦产生的阻力。它是存在于任何两种材料之间的一种物理特性,它们在相互接触时会产生一种阻力。摩擦力并不一定是个问题,它也是产生动力的一个重要元素。物体开始滑动所需的力比保持物体静止所需的力稍大。因此,我们将静摩擦和动摩擦区分开来。(关于静摩擦和动摩擦之间差异的解释,您可以在我们国际网站上的“类别:基本原理”,然后在“物理知识”中看到。)以下是一个简短的定义因素列表,这些因素可确定由摩擦引起的运动性质。

m = 质量 [kg],即物体的重量

Fn = 正向力 [N]:材料重量施加在支撑表面上的力。
Fa = 牵引力 [N]:使材料紧贴支撑表面移动的力

(作用力)。
Ff = 摩擦力 [N]:可能阻止物体紧贴支撑表面移动的力(反作用力)

g = 9.81 m/s2(重力加速度;用于将质量 (kg) 转换成力(牛顿))

摩擦的原因

摩擦主要是由于相互接触的物体表面粗糙度引起的。通常,表面越粗糙,摩擦就越多。然而,当两个表面都超光滑时,由分子吸引力产生的摩擦开始发挥作用,通常会比机械摩擦更强劲。这种情况主要发生在柔软材料中,如橡胶和其他可塑性塑料。柔软材料在压力下会变形,而材料变形会增加摩擦力。

摩擦系数

摩擦系数 (m) 是摩擦力 (FF) 除以正向力 (FN) 的比率:
上述比率称为库仑摩擦定律(库仑是法国物理学家,1726-1806)。尽管摩擦系数并没有度量单位(力除以力),但这条定律很容易查证。使用弹簧秤沿着干净的表面拉动物体(例如,一本书),然后读取牵引力 (FA)。使用两倍负载(例如,两本书)重复这一测量,所需牵引力将翻倍。
摩擦系数的检测方法
通过使用弹簧秤(见上),可轻松检测输送带和特定表面之间的近似摩擦系数。有两种方法,一种是从物理上讲正确的方法(示例 a),另一种是稍微不正确但实用的方法(示例 b)。

a) 从物理上讲正确的方法示例
物体重量 m = 1 kg(质量单位为公斤)
测得的牵引力 FA = 4.9 N(力单位为牛顿)

 

 

b) 稍微不正确但实用的方法示例
物体重量 m = 1 kg(质量单位为公斤)
测得的牵引力 FA = 0.5 N(力单位实际上为牛顿)

 

 

一般规则

以下是关于摩擦和简单测试的一些一般规则,可用于试验阻力水平。

规则 1:
摩擦系数通常取决于两种摩擦因素(材料成分、表面粗糙度)。
测试:使用完全相同的压力摩擦不同的物体,如一块橡皮擦、一盒香烟、一个硬币、一段输送带样品,在不同表面(如一张桌子、一扇窗户、一片粗织物)上,您会发现阻力迥然不同!

规则 2:
摩擦系数在很大程度上取决于表面条件(清洁度、潮湿度)。
测试:使用完全相同的压力摩擦两种物品,首先摩擦干燥表面,然后在接触面之间滴几滴水,您将感受到两者之间的阻力差异!

规则 3:
摩擦系数与两个物体之间的接触表面大小无关。

测试:使用弹簧秤将材料和重量相同但基础面不同的物体拉过完全相同的表面,牵引力将相同!

正如您所看到的,摩擦是一个极具技术含量的话题,但是我希望本博客能够帮助简化一些基本因素。如果您对摩擦这一主题还有任何其他问题,请联系我们,我们将非常高兴向您提供更多信息。

 

2018 2月 8  |  Posted by

René Grevengoed 是一名应用工程师,自 1996 年就在 Habasit 荷兰分公司工作。他的母语为荷兰语,同时也精通英语。Grevengoed 专攻一般输送,包括织物输送带和传动带。他的专业知识适用于多个行业,包括食品行业、物料输送、印刷和造纸应用。Grevengoed 的经验是从车间和现场装配开始一点一滴积累起来的,就是从这里获得的特殊技能得以成就他的今天。

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