摩擦角与摩擦自锁

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§ 5-2摩擦角与摩擦自锁

1. 摩擦角

如图5-1(a)所示。摩擦力与法向反力的合力称为全反力，它与法线方向夹角为

。

当物体处于临界平衡状态时（图5-1(b)），

＝

，

也达到最大值

。全反力与接触面法线间夹角的最大值

称为摩擦角，由图得如下关系

（5-4）

即摩擦角的正切等于静滑动摩擦系数。摩擦角也是表示材料摩擦性质的物理量。

利用摩擦角概念，可用实验方法测定静滑动摩擦系数。如图5-2所示。当物体处于临界平衡时，

有

2. 摩擦自锁

图5-1(c)表明，当物体沿支承面任意方向有滑动趋势时，全反力方向也随之改变。临界平衡时，全反力的作用线将形成一个以接触点为顶点的锥面称为摩擦锥。如物体间的摩擦系数沿各个方向都相同，则摩擦锥是一个顶角为

的正圆锥。

摩擦角和摩擦锥形象地说明了物体平衡时，主动力位置的变动范围，即

（5-5）

由图5-3可知：

（1）只要主动力的合力作用线在摩擦角内，无论主动力多大，物体仍保持平衡。这种现象称为摩擦自锁。

（2）如主动力的合力作用线在摩擦角外，无论主动力多小，物体一定滑动。

这种与力大小无关，而只与摩擦角有关的平衡条件称为自锁条件。图5-2所示物块A不下滑的条件是：

即自锁条件是:斜面的倾角小于或等于摩擦角。