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磨擦系数

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中文名；摩擦系数 外文名；The coefficient of friction 分类；动摩擦系数和静摩擦系数 符号；μk和μs

摩擦系数是指两表面间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关，而和接触面积的大小无关。依运动的性质，它可分为动摩擦系数和静摩擦系数。滑动摩擦力是两物体相互接触发生相对滑动而产生的。

定义

如果两表面互为静止，那两表面间的接触地方会形成一个强结合力－静摩擦力，除非破坏了这结合力才能使一表面对另一表面运动，破坏这结合力－运\动前的力－对其一表面的垂直力之比值叫做静摩擦系数μs，写成式子如下：

(方程式图1)fs为静摩擦力

或 fs=μs*N； N为垂直力

而这破坏力也是要使物体启动的最大的力，我们又叫此力为最大静摩擦力。所以，我们应把上式改写成：

(方程式图2)

在物体启动后，如汽车过了些时候它会慢慢的减速下来，最后静止，这表示物体运动时，它的表面和另一表面，如地面，仍然存在摩擦力，而实验发现此力比静止时的摩擦力来得小，我们定义这摩擦力和垂直於地面的作用力叫做动摩擦系数μk，写成式子如下：

fk=μk*N

所以，由上我们可得知μs>μk

计算

层流和湍流时摩擦阻力的计算方法不同1、层流时圆管摩擦系数λ

λ=64/Re

2、紊流时的λ

还无法从理论上推导出来，需查经验表（Moody图）或通过经验关系式计算。

紊流时，随雷诺数Re的增加，λ将减小，当Re增大到某一数值后，λ基本不变。

数表

材料名称 静摩擦系数 动摩擦系数

无润滑 有润滑 无润滑 有润滑

钢-钢 0.15 0.1～0.12 0.1 0.05～0.1

钢-软钢 0.2 0.1～0.2

钢-铸铁 0.3 0.2 0.05～0.15

钢-青铜 0.15 0.15～0.18 0.1～0.15

软钢-铸铁 0.2 0.18 0.05～0.15

软钢-青铜 0.2 0.18 0.07～0.15

铸铁-铸铁 0.18 0.15 0.07～0.12

铸铁-青铜 0.15～0.2 0.07～0.15

青铜-青铜 0.1 0.2 0.07～0.1

皮革-铸铁 0.3～0.5 0.15 0.6 0.15

橡皮-铸铁 0.8 0.5

木材-木材 0.4～0.6 0.1 0.2～0.5 0.07～0.15

性质

摩擦系数可能大于1

从摩擦机理角度

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。

从测定方法分析

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=tan 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。

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