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文档简介
StaticsStaticsofrigidChapter5Friction§5.1Slidingfriction§5.2Frictionangleandself-lockingphenomenon§5.3Equilibriumproblemswithfriction§5.4RollingresistanceMaincontents1.Concept:Twoobjectswithroughsurfaceincontactwitheachother,whenthereisarelativeslidingorrelativeslidingtrendbetweenitscontactsurface,thereisresistancetoeachotherthathindersrelativesliding,thatisslidingfriction.5.1Slidingfriction2.Status:
(1)Static:(equilibriumconditions)
(2)Critical:;fs—thecoefficientofstaticfriction(3)sliding:f'—thecoefficientofkineticfriction5.2Frictionangleandself-lockingphenomenon1.FrictionangleIfthemagnitudeofthestaticforceoffrictionincreasesfromzerotothemaximumvalue,themaximumanglewhichthetotalreactionofaroughsupportmakeswiththenormaltothesurfaceiscalledtheangleoffriction.Calculation:5.2Frictionangleandself-lockingphenomenon2.Self-lockingphenomenonAbodycanbeatrestbythemutualactionoftheforceoffrictionandthenormalpressure(i.e.,fullReactionForce),itwillnotslide(nomatterhowgreatanappliedforceis),thisphenomenoniscalledself-locking.Conditionsofself-locking:Whenthesystemisalwaysinequilibrium(i.e.,itisself-locking).5.3EquilibriumproblemswithfrictionThefrictionforceisusuallyunknown,whilethedirectionoffrictionforceisoppositetothedirectionoftherelativesliding
tendency.Tosolvetheequilibriumproblemwiththefrictionforce,itisnecessarytolistthesupplementaryequationsFs≤fFN,andthenumberofsupplementaryequationsisthesameasthenumberofthefrictionforces.Example1haαADGFThehomogeneouswoodenboxweighsG=5kNandhasastaticfrictionfactorfs=0.4withtheground,h=2a=2mand.(1)AskwhethertheboxisinequilibriumwhenthetensionF=1kNatD?(2)Findthemaximumtensionforcethatwillkeeptheboxinbalance.5.3EquilibriumproblemswithfrictionTakethewoodenboxastheobjectofstudy,forceanalysisasshowninthefigure.hdaαADGFfFNFEquilibriumequationsBecauseFf<Fmax,sothewoodenboxdoesnotslide.Andbecaused>0,thewoodenboxwillnottoppleover.Solution:Tomaintainthebalanceofthewoodenbox,itisnecessaryto(1)Cannotslide,Ff<Fmax=fsFN.(2)DonottopplearoundpointA,d>0.SolvingtheequationyieldsThemaximumfrictionbetweenthewoodenboxandthegroundis5.3EquilibriumproblemswithfrictionEquilibriumequationsTheconditionsunderwhichthewoodenboxslidesare
Ff=Fmax=fsFNhdaαADGFfFNFThesolutionisTheconditionthatthewoodenboxtopplesoveraroundpointAisd=0,then2.Tofindthemaximumtensileforceatequilibrium,thatis,tofindtheminimumforce
Fintheslidingcriticalandoverturningcritical.F=FF=1443NSinceFF<Fs,themaximumtensiontokeepthewoodenboxinbalanceis5.4Rollingresistance(a)(b)(c)(d)Whenthewheelisequilibrious,theequilibriumequationsThecouplemomentMf
calledrollingresistancecouplemoment5.4RollingresistanceMf
rollingresistance(1)therollingresistancecouplemomentMfincreaseswiththeincreaseoftheappliedforce;(2)
therollingresistancecouplemomentreachesitsmaximumvalue,calledthemaximumrollingresistantcouplemomentMfmax;IfFbecomelarger,thewheelwillroll,andtherollingresistantcouplemomentisapproximatelyequaltoMmaxduringtherollingprocess,andthereis5.4RollingresistanceMf
rollingresistanceRollingresistancelaw:ThemaximumrollingresistancecouplemomentMmaxisindependentoftherollerradiusandproportionaltothemagnitudeofthenormalforceFNonthesupportsurface,
discalled
thecoefficientofrollingresistance:(1)Itsdimensionisthatofalength.Generally,theunitismmorcm;(2)Itd
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