磨擦係數

磨擦係數

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中文名；摩擦係數 外文名；The coefficient of friction 分類；動摩擦係數和靜摩擦係數 符號；μk和μs

摩擦係數是指兩表面間的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值。它是和表面的粗糙度有關，而和接觸面積的大小無關。依運動的性質，它可分為動摩擦係數和靜摩擦係數。滑動摩擦力是兩物體相互接觸發生相對滑動而產生的。

目錄

定義

如果兩表面互為靜止，那兩表面間的接觸地方會形成一個強結合力－靜摩擦力，除非破壞了這結合力才能使一表面對另一表面運動，破壞這結合力－運\動前的力－對其一表面的垂直力之比值叫做靜摩擦係數μs，寫成式子如下：

(方程式圖1)fs為靜摩擦力

或 fs=μs*N； N為垂直力

而這破壞力也是要使物體啟動的最大的力，我們又叫此力為最大靜摩擦力。所以，我們應把上式改寫成：

(方程式圖2)

在物體啟動後，如汽車過了些時候它會慢慢的減速下來，最後靜止，這表示物體運動時，它的表面和另一表面，如地面，仍然存在摩擦力，而實驗發現此力比靜止時的摩擦力來得小，我們定義這摩擦力和垂直於地面的作用力叫做動摩擦係數μk，寫成式子如下：

fk=μk*N

所以，由上我們可得知μs>μk

計算

層流和湍流時摩擦阻力的計算方法不同1、層流時圓管摩擦係數λ

λ=64/Re

2、紊流時的λ

還無法從理論上推導出來，需查經驗表（Moody圖）或通過經驗關係式計算。

紊流時，隨雷諾數Re的增加，λ將減小，當Re增大到某一數值後，λ基本不變。

數表

材料名稱 靜摩擦係數 動摩擦係數

無潤滑 有潤滑 無潤滑 有潤滑

鋼-鋼 0.15 0.1～0.12 0.1 0.05～0.1

鋼-軟鋼 0.2 0.1～0.2

鋼-鑄鐵 0.3 0.2 0.05～0.15

鋼-青銅 0.15 0.15～0.18 0.1～0.15

軟鋼-鑄鐵 0.2 0.18 0.05～0.15

軟鋼-青銅 0.2 0.18 0.07～0.15

鑄鐵-鑄鐵 0.18 0.15 0.07～0.12

鑄鐵-青銅 0.15～0.2 0.07～0.15

青銅-青銅 0.1 0.2 0.07～0.1

皮革-鑄鐵 0.3～0.5 0.15 0.6 0.15

橡皮-鑄鐵 0.8 0.5

木材-木材 0.4～0.6 0.1 0.2～0.5 0.07～0.15

性質

摩擦係數可能大於1

從摩擦機理角度

摩擦係數主要是接觸材料、界面粘染物或面潤滑劑的一個特徵，根據現代摩擦力理論，摩擦是接觸表面原子之間的附着力引起的，當兩物體相互接觸時，首先是凸起部分表面原子相當地接近形成原子鍵，其強度與固體內部使自己聚集在一起的原子鍵的強度相當。表面如果非常潔淨、接觸非常緊密，兩個互相接觸的表面會粘附得非常牢固，在發生明顯滑動之前出現"接點增長"，接點面積不斷增大，直到整個幾何接觸面積成為巨大的接觸點，這時摩擦力很大，甚至會超過正壓力，摩擦係數可以等於、大於1，甚至更大。美國C ·基特爾等著的《伯克利物理學教程》第一卷《力學》上有一表格記載有：銅與銅靜摩擦係數是1.6，橡皮與固體靜摩擦係數是1.0 ～4.0 。以上均可表明摩擦係數可以等於或大於1。

從測定方法分析

摩擦係數通常可以用摩擦角的方法測定，其方法一般是：將所要測量的兩物體中的其中一個傾斜放置作為斜面，另一個放在斜面體上沿其滑下，逐漸減小斜面傾角θ，可以發現，當θ達到某一數值θ0 時，物體勻速下滑，則由

mgsinθ0=μmgcosθ0，

得：μ=tan θ0。 （1）

θ0 是摩擦角，測得了θ0 ，就可以知道此兩物體間μ的值，從（1）式容易看到：

當θ0 <45 °時，μ<1，

當θ0=45 °時，μ=1，

當θ0>45 °時，μ>1 。

由於正切函數在第Ⅰ象限的值域是（0，∞），所以μ不一定小於1，至於μ到底是多少，則由材料性質，界面狀況等而定。

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