關(guān)于摩擦力方向判定的一點(diǎn)思考

李俊永 趙明波

摘 要：在理論力學(xué)教學(xué)中，有些情況下摩擦力方向不易確定，針對此問題進(jìn)行了一些研究和思考，給出了確定摩擦力方向的一些建議，簡化了受力分析的過程，避免由于摩擦力方向誤判導(dǎo)致錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果。

關(guān)鍵詞：摩擦力;受力分析;純滾動(dòng)

1 引言

摩擦力的方向總是與物體的運(yùn)動(dòng)趨勢相反，因此摩擦力的方向可以據(jù)此確定。但對于有些問題，物體的運(yùn)動(dòng)趨勢不易確定。這種情況下，摩擦力的方向是否可任意假定？

如圖1所示，半徑為r、質(zhì)量為m的均質(zhì)圓輪沿水平直線純滾動(dòng)。設(shè)輪的回轉(zhuǎn)半徑為，作用于圓輪的力偶矩為M。用動(dòng)量矩定理求圓輪所受摩擦力。在對圓輪進(jìn)行受力分析時(shí)，學(xué)生往往會(huì)糾結(jié)圓輪所受摩擦力的方向。

由此得出一個(gè)結(jié)論，對于由幾個(gè)物體組成的物體系，摩擦力方向假設(shè)不同，不會(huì)影響到計(jì)算結(jié)果。

2 結(jié)論

當(dāng)摩擦力不作功時(shí)，其方向可任意假定;反之，摩擦力的方向必須假定為與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反。即圓盤沿支撐面作純滾動(dòng)時(shí)，支撐面對其摩擦力方向可任意假定;物體沿支撐面滑動(dòng)時(shí)，支撐面對其摩擦力沿支撐面與物體運(yùn)動(dòng)方向相反。

在靜力學(xué)中，摩擦力方向可任意假定。

參考文獻(xiàn)

[1]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室，理論力學(xué)（Ⅰ），北京：高等教育出版社，2016.

作者簡介

李俊永（1973-），男，天津市寧河縣，講師，研究方向：計(jì)算力學(xué)。