摩擦力的方向

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摩擦力的方向对绝大多数学生来说是个很难的问题,虽然在判断摩擦力方向有总结(静摩擦力和物体相对运动趋势的方向相反;滑动摩擦力跟物体相对运动的方向相反),但真正要理解相对运动和相对运动趋势时是需要同学们做一些题的,在做题的过程中慢慢深入理解,下面我将以经典题型做列子来说说摩擦力方向的问题。

滑动摩擦力的方向

滑动摩擦力跟物体相对运动的方向相反,怎样理解这句话呢?关键理解相对运动是指什么,相对运动指的是与其接触的物体来说是运动的,只与其接触的物体为参考系是运动的,不是与地面为参考系。

如下图,滑块无初速度的放在顺时针转动的传送带上,在物块在和传送带速度相等之前,物块所受摩擦力的方向向哪?

对于这种问题,因为物块水平向右运动,一些同学很容易认为物块所受摩擦力的方向水平向左,这就是典型的没有理解透相对运动滑动摩擦力的方向是与相对运动的方向相反,不是与运动的方向相反,相对运动的唯一参考系是与其接触的物体,与物块产生滑动摩擦力接触的物体是传送带,在物块向右加速的过程中,传送带速度要比滑块大,滑块相对传送带向左运动,所以物块相对运动是像左运动,也就是所受的摩擦力方向向右。

所以要判断滑动摩擦力的方向,关键要判断出所研究物体相对运动的方向,滑动摩擦力的方向是与相对运动的方向相反。

静摩擦力的方向

静摩擦力跟物体相对运动趋势的方向相反,和滑动摩擦力一样,关键在于理解体相对运动趋势,一般来说要判断静摩擦力的方向,我们用的最多的就是假设法和二力平衡,举几个列子。

1、如下图,水平推木箱没推动

这种根据二力平衡,容易得出箱子受到的摩擦力方向与推力方向相反。

2、人正常行走时静摩擦力的方向

这是一个同学们很容易判断错误的问题,因为很容易错误的判断人行走时静摩擦力方向与人运动的方向相反,这还是典型的没有理解透相对运动趋势,人在正常行走时静摩擦力发生在脚掌和地面之间,那么脚相对地面的运动趋势是向前还是向后,你可以假设一下,如果地面绝对光滑,正常行走时脚肯定是向后打滑的,所以脚相对地面具有向后的运动趋势,那么脚受到地面的静摩擦力是向前的,其实,人在正常行走时摩擦力提供了向前的动力。

3、物块之间的摩擦力方向问题,如下图所示,B物块在A物块上,水平力F作用在物块A上。

(1)如果A、B保持静止,A、B之间是否存在摩擦力?

答案是没有摩擦力的,可以用假设法来判断,假设如果存在摩擦力,那么物块B水平方向一定受力不等于零,不可能处于平衡状态,与实际情况矛盾,所以不存在摩擦力。

(2)如果A、B一起向右做运动直线运动,A、B之间是否存在摩擦力?

答案也是没有摩擦力,用假设法很容易得出如果存在摩擦力,B就不可能处于平衡状态。

(3)如果A、B一起向右做加速运动,A、B之间是否存在摩擦力?

答案是有摩擦力,B所受摩擦力方向向右。可以用假设法来判断,假设没有摩擦力,那么B就不可能向右做加速运动,如果没有摩擦力B相对A会像左运动,所以B相对A有向左运动的趋势,即B所受的摩擦力方向向右。

除了利用假设法和二力平衡判断,也可以利用牛顿第二定律来判断,这个就比较高级一点了。

还是这个题目,如果A、B一起向右做加速运动,那么B的加速度肯定也水平向右,根据牛顿第二定律,肯定有力提供水平方向上的加速度,对B受力分析,很容易得出只能是A对B的摩擦力来提供,所以B受到的摩擦力方向水平向右。


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