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[返回]§ 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。
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