滑动摩擦

滑动摩擦是当对象在表面上滑动时作用在对象上的摩擦。滑动摩擦比静摩擦弱。这就是为什么在开始移动家具时要比在第一位置移动家具要容易的多。滑动摩擦可能会很有用。例如，当您用铅笔书写时使用滑动摩擦。铅笔的“铅芯”很容易在纸上滑动，但是铅笔和纸之间只有足够的摩擦力才能留下痕迹。

示例：滑动摩擦如何帮助您骑自行车?

每次使用自行车的制动器时，刹车片和自行车轮辋之间都会有滑动摩擦。这种摩擦会使滚轮变慢，因此您可以停下来。

滑动摩擦的更多示例可以是

• 雪橇
• 将物体推过表面
• 双手摩擦(摩擦力产生热量。)
• 一辆在冰上滑行的汽车
• 转弯时发生汽车打滑
• 打开一个窗口
• 物体与表面接触的几乎所有运动

影响滑动摩擦的因素

影响滑动摩擦的因素可以表述为

对象的表面变形。

液体和气体中也都存在摩擦。与在道路等固体表面上滑动相比，空气或水中的摩擦更少。

物体表面的粗糙度或光滑度。

与粗糙表面相比，光滑表面容易在表面上滑动。当您查看显微标尺时，您会发现表面不规则而阻碍滑动。因此，粗糙度越大，摩擦越大

任一对象的原始速度。

表面温度的升高导致突起逐渐变平，从而导致在高温下达到稳态和较高的滑动速度，从而降低了剪切力，降低了摩擦系数，并获得了较低的粗糙度

对象的大小。

任何物体的重量都是法线方向上通常观察到的力。因此，摩擦力与物体的重量成正比

最后，施加在任一物体上的压力大小。

法线方向(垂直于滑动平面)上的力将增加表面之间的相互作用，从而增加摩擦。因此，摩擦力与施加的法向力成正比。

滑动摩擦公式

滑动力方程包括滑动摩擦系数乘以法向力。

F_s = μ_s​Fn

Where,

F_s = Force of sliding friction

μ_s​ = Coefficient of sliding friction

F_n= normal force

推导摩擦系数

垂直力减小

当物体放置在斜坡上时，表面之间垂直的力会根据倾斜角度而减小。克服摩擦(F _r)的所需要的力等于摩擦(μ)的系数乘以倾斜角的余弦(COSθ)乘以物体(W)的重量。有一些数学表可以给出各种角度的余弦值。

F_r = μ W Cosθ 

重力有助于滑动

请注意，当物体在斜坡上时，重力会导致物体滑下坡道或斜坡。的角度(θ罪)的让我们呼叫力(F _g)，并将它等于物体的重量(W)次的正弦

F_g = W sin θ

角度的正切决定系数

如果将坡道倾斜到足够陡的角度，则F _g将变得大于F _r ，并且物体将沿倾斜方向滑落。它刚开始滑动的角度由以下公式确定：

μ W cos θ = W sin θ

Dividing both sides of the equation by W and cos θ, we get the equation for the static coefficient of friction  

μ = tan θ

where tan θ is the tangent of angle θ and equals $\frac{Sin\theta}{Cos\theta}$.

在倾斜表面上运动

倾斜平面是一个问题集，其中大块物体位于斜坡上，并且仅在向下倾斜的方向上受到运动。尽管重力将物体直接拉下，但倾斜的存在阻止了这种情况。由于对象无法在倾斜的实体表面上移动，因此对象仅限于沿倾斜的表面移动。

例如：如果将一本书放在坡道上并更改坡道的角度，直到书本开始滑动，然后测量坡道的角度，则可以确定书本与坡道之间的摩擦系数。如果角度为30度，则30度的切线约为0.58。在这种情况下，那将是静态摩擦系数。即使您增加了书的重量，书仍会以30度滑动。

法向力

倾斜平面中的法向力并不指向我们习惯的方向。到目前为止，我们一直看到法向力是与重力相反的方向。关于法向力的事实是它们并不总是向上，而是始终垂直于物体所在的表面。

重力分量

确定作用在倾斜平面上的物体上的净力是困难的，因为作用在物体上的两个力不是相反的方向。为简化起见，作用在物体上的力之一必须分解为垂直分量，以便可以轻松地将它们添加到作用在物体上的其他力上。

与水平方向成一定角度的力分解为水平和垂直分量。在倾斜平面的情况下，我们将权重向量(Fgrav)分解为两个分量。重力将分解为两个力分量，一个分量平行于倾斜表面，另一个分量垂直于倾斜表面。

下图显示了如何用两个分量(平行和垂直分量)代替重力。

从图中可以看出，重力的垂直分量指向法向力的相反方向，从而平衡了法向力。

重力的平行分量不受任何其他力的平衡。由于存在不平衡力，物体随后将沿倾斜平面加速。正是重力的平行分量导致了这种加速度。重力的平行分量是净力。

滑动摩擦的例子

1. 双手一起揉搓以产生热量。
2. 下来儿童幻灯片滑下来的公园。
3. 滑过桌子的过山车。
4. 一台洗衣机和地板一起被推开。
5. 框架和门的边缘彼此滑动。
6. 一个砖块滑过地板。
7. 甲板上的两张牌彼此相对滑动。

滑动可以发生在任意形状的两个对象之间，而滚动摩擦是与旋转运动相关的摩擦力。滚动摩擦通常小于与滑动动摩擦相关的摩擦。滚动摩擦系数的值比滑动摩擦系数的值小得多。通常会产生更大的声音和热量副产物。

示例：制动的汽车轮胎在道路上的运动。

滑动摩擦的样本问题

问题1.自由体图显示了作用在100公斤板条箱上的力，该板条箱在倾斜平面上滑动。该平面以30度角倾斜。板条箱与倾斜之间的摩擦系数为0.3。确定板条箱的净力和加速度。

解决方案：

The force of gravity in the given problem can be calculated as:

F = 9.8 × 100 = 980 N

The components of the force of gravity can be determined as follows:

F_parallel = 980 × sin30° = 490 N

F_{perpendicular} = 980 × cos30° = 849 N

As the perpendicular component of the weight vector balances the normal force, the value of the weight vector is 849 N

The value of the frictional force can be determined by multiplying the value of normal force and the coefficient of friction.

F_norm = 0.3 × 849 = 255 N

The net force is the vector sum of all the forces acting on the body.

The net force can be calculated as follows:

490 N – 255 N = 235 N

The acceleration is calculated as follows:

$F_{net/m} = \frac{235 N}{100 kg} = 2.35 m/s$

问题2.物体上的滑动摩擦系数为0.5，所施加的法向力为200N。找出由于滑动摩擦而产生的力。

解决方案：

N = 200 N

μ = 0.5

F= μ × N

F = 0.5 × 200 N = 100 N

So, sliding friction applied on body is 100N.

问题3.滑动摩擦取决于什么?

回答：

Sliding friction depends only on two variables: the materials in question and the weight of the object.

Changing the surface area in contact does not change the sliding friction. Sliding friction for most materials is less than the static friction.

问题4：滑动摩擦有哪些例子?

回答：

Examples of sliding friction

1. Sledding.

2. Pushing an object across a surface.

3. Rubbing one’s hands together (The friction force generates heat.)

4. A car sliding on ice.

5. A car skidding as it turns a corner.

6. Opening a window.

7. Almost any motion where there is contact between an object and a surface.

问题5.滑动摩擦力恒定吗?

回答：

Although it may seem counterintuitive, the coefficient of sliding friction is independent of the area of the surfaces in contact, provided the normal force is constant. This holds only when the surfaces are hard and not lubricated.

问题6.滑动摩擦力或静摩擦力中哪一个较小?

回答：

The friction between the two surfaces is because of the interlocking of the irregularities of the two surfaces.

During sliding, contact points do not get enough time to get interlocked properly. Therefore, less friction is generated than static friction. This explains why sliding friction is less than static friction.