为什么齿轮接触摩擦系数设置为0.1

Question

如题所述

Answer 1

为什么齿轮接触摩擦系数设置为0.1
摩擦系数总是小于1 ，其理由有以下几点：

（1）一般情况下，人们在搬运重物时，在地上拖着走比背在身上走省力，设重物匀速运动，因F＝μmg，而F＜mg，所以μ＜1，这是不少学生认为μ＜1 的客观基础。

（2）物理课本和一般物理参考书中所见的摩擦系数都小于1，这是不少学生认为μ＜1 的理论根据。

（3）通常教师在讲课时也讲到摩擦系数小于1，这是不少学生认为μ＜1 的可靠保证。

然而，这种认识是一种偏见，事实上，摩擦系数可以等于1，也可以大于1 。

1.从摩擦机理看，μ可以等于或大于1

摩擦系数主要是接触材料、界面粘染物或面润滑剂的一个特征，根据现代摩擦力理论，摩擦是接触表面原子之间的附着力引起的，当两物体相互接触时，首先是凸起部分表面原子相当地接近形成原子键，其强度与固体内部使自己聚集在一起的原子键的强度相当。表面如果非常洁净、接触非常紧密，两个互相接触的表面会粘附得非常牢固，在发生明显滑动之前出现"接点增长"，接点面积不断增大，直到整个几何接触面积成为巨大的接触点，这时摩擦力很大，甚至会超过正压力，摩擦系数可以等于、大于1，甚至更大。美国C ·基特尔等著的《伯克利物理学教程》第一卷《力学》上有一表格记载有：铜与铜静摩擦系数是1.6，橡皮与固体静摩擦系数是1.0 ～4.0 。以上均可表明摩擦系数可以等于或大于1。

2.从摩擦系数的测定方法看，μ可以等于或大于1

摩擦系数通常可以用摩擦角的方法测定，其方法一般是：将所要测量的两物体中的其中一个倾斜放置作为斜面，另一个放在斜面体上沿其滑下，逐渐减小斜面倾角θ，可以发现，当θ达到某一数值θ0 时，物体匀速下滑，则由

mgsinθ0 ＝μmgcosθ0，
得：μ＝tg θ0 。 （1）

θ0 是摩擦角，测得了θ0，就可以知道此两物体间μ的值，从（1）式容易看到：

当θ0 ＜45 °时，μ＜1，
当θ0 =45 °时，μ＝1，
当θ0 ＞45 °时，μ＞1 。

由于正切函数在第Ⅰ象限的值域是（0，∞），所以μ不一定小于1，至于μ到底是多少，则由材料性质，界面状况等而定。

摩擦分为两大类：干摩擦和湿摩擦。固体表面之间的摩擦称为干摩擦（中学讨论的摩擦多属于此）。干摩擦的摩擦因数μ一般小于1，但也有大于1的，下面是几种材料之间的静摩擦因数：
木材与木材：0.30～0.70
皮革与金属：0.30～0.60
铝与铝 ：1.10～1.70
滑动摩擦因数只比静摩擦因数略小，故也可大于1。由于摩擦的本质有各种理论：凹凸碰撞说，粘附说，电磁力说......，各种产生摩擦的原因应该是兼而有之，不会是单一的原因。研究发现，很粗糙的二表面间摩擦力将会很大，这可能是碰撞为主要原因，将表面打磨平整，摩擦力就会减小，但打磨得相当平整光洁（所谓"超光洁"）的二表面间的摩擦力却又会大大增加，这可能就是二表面的表层原子相当接近，致使原子之间的电磁力发生了作用。还曾经有过资料说，二表面间的干摩擦因数可以达到50之多.不过，这些是工程力学中研究的内容，在中学范围内涉及的摩擦因数都是小于1的。