摩擦和剪应力是汽车工程、机械工程、土木工程和流体力学等领域研究的两种现象。摩擦力是一种与两个相互接触的物体的相对运动(或运动趋势)相反的力。相反,剪切应力是由力引起的应力。这是摩擦和剪应力之间的主要区别。
这篇文章解释道,
1.什么是摩擦?–定义、计算、特征和特性
2.什么是剪应力?定义、计算、特征和特性
3. What is the difference between Friction and Shear?
摩擦是我们日常生活中最常见的一种力。你不能在没有摩擦的表面上行走。如果轮胎和路面之间不存在摩擦,你就不能停车。如果不存在摩擦,我们将不得不与许多其他关键挑战作斗争。例如,进入大气层的流星通常由于空气和流星之间的摩擦而燃烧。但是如果空气和流星之间不存在摩擦,流星就会直接撞击地球。没有摩擦的世界不是宜居的地方。
当两个物体相互接触时,它们有相对运动的倾向;作用在两个表面之间的力反对这种运动趋势。如果两个物体相对运动,作用在接触表面之间的力与两个物体的相对运动相反。这些与运动趋势或相对运动相反的力称为摩擦力。摩擦力的作用方向总是与运动方向相反(或与运动趋势相反)。
摩擦力与表面相切,而法向反作用力与表面垂直。换句话说,法向反作用力和摩擦力相互垂直。两个表面之间摩擦力(F)的大小与法向反作用力成正比。它可以用数学表示为F=μ其中R是正常反应的大小。
摩擦力不仅作用于固体表面之间,还作用于固体-液体、固体-空气、液体-液体层、液体-空气和空气之间。
摩擦力有三种状态,即:;静态、极限和动态。静摩擦力是两个物体相对不运动时产生的力。当一个物体刚开始相对于另一个物体运动时,所产生的摩擦力称为极限摩擦力。作用在相对运动物体上的摩擦力称为动摩擦力。极限摩擦力的大小是两个物体之间可能产生的摩擦力大小的最大值。因此,动态摩擦力略小于极限摩擦力。
在应用中,机械仪器和其他设备的运动部件由于摩擦而容易磨损。因此,各种方法被用来减少摩擦,特别是在汽车工程中。
当剪切力作用在物体或液体上时,产生应力。例如,考虑两个相互接触的盒子。如果在拉动另一个盒子的同时推动其中一个盒子(如图01所示),剪切力将沿着每个盒子的接触面作用。因此,每个接触面都会受到剪切力的作用。与表面相切的剪切分量称为剪切应力,而法向分量称为法向应力。剪切应力可以定义为所施加的剪切力除以横截面面积。它可以用数学表示为
τ = 固定资产
F—施加在物体上的剪切力
A- Cross sectional area of the object (liquid) parallel to the force applied
抗剪强度是材料在不发生破坏的情况下所能承受的最大剪应力。因此,剪应力是机械和土木工程中的一个重要因素。
在流体力学中,剪切应力是常用的技术术语之一。给定流体的性质决定剪切应力如何影响该流体。在牛顿流体中,如果是层流,剪切应力与应变率成正比。因此,对于牛顿流体,剪切应力(τ) 可以表示为
τ=η (∂五/∂年)
哪里;
v—距边界高度“y”处流体的速度
y—距边界高度
η- 流体粘度(比例常数)
摩擦:摩擦是一个物体相对于另一个物体运动时的阻力。
剪切力:剪切力是将物体的一部分推向一个方向,而另一部分推向相反方向的不对齐的力。
摩擦力:F
剪切力:τ
摩擦:F=μR
剪切力:τ=η (∂五/∂年)
摩擦力:N
剪切力:Pa(Nm-2)
摩擦力:摩擦力取决于正常反应。
剪切力:剪切力取决于剪切力和横截面积。
摩擦:经常受到摩擦的物体有磨损的趋势。
剪切力:剪切应力使物体从原来的形状变形。
Image Courtesy:
“Friction forces” By Vishakha.malhan – Own work (CC BY-SA 4.0) via Comm*** Wikimedia
滑行的(sliding)和滚动摩擦(rolling friction)的区别 滑动摩擦和滚动摩擦的关键区别在于,滑动摩擦可以被视为一种摩擦,而滚动摩擦不能被视为摩擦。然而,滚动摩擦常常被许多学生误解为一种摩擦。在分析滑动摩擦和滚动摩擦...
...摩擦分为静态摩擦和动态摩擦。 什么是动摩擦(kinetic friction)? 动摩擦力是两个相互接触的物体之间的阻力。这取决于接触面的类型。对于粗糙和干燥的表面,动摩擦较大,而对于潮湿和光滑的表面,动摩擦较小。 诱导运动...
...,而动摩擦作用于相对运动的表面。 什么是静摩擦(static friction)? 静摩擦力是作用在两个试图移动但不移动的表面之间的摩擦力。想想在桌子上放一块木头。如果你把一根绳子系在上面,用很小的力拉它,它就不会动了。因为...
...生在物体在另一个表面滚动时。 什么是滑动摩擦(sliding friction)? 滑动摩擦力(动摩擦力)是两个相互摩擦的表面之间的摩擦力。滑动摩擦是表面上有小突起的结果。当两个表面相互接触移动时,突出物会相互交错,需要做一些...
...稍后将看到这两个定义是等价的。 什么是摩擦角(angle of friction)? 摩擦角是指法向反作用力与法向反作用力和摩擦力的合力之间的夹角。让我们首先探讨这个定义,并尝试用公式来表示摩擦角。 Defining angle of friction The diagram above...
...间的阻力,或固体和流体表面之间的阻力。 什么是摩擦(friction)? 摩擦力是一个术语,通常用来指抵抗相对运动的力。通常,当我们使用术语“摩擦力”时,我们指的是干摩擦。这是两个接触的固体表面相对移动或试图移动时发...
... it is to stretch a given material. This quantity is defined as: 什么是剪切应力(shear stress)? 剪切应力是指变形力平行于表面的情况。如果相对表面保持静止,则变形如下图所示: Shear stress from a force parallel to the surface. The shear stress is again ...
...iven by: 什么是刚度模量(the modulus of rigidity)? 刚度模量(剪切模量)是一个给出单位面积作用在材料上的剪切应力的数字。在这里,变形力平行于物体的一个面,导致一个面相对于另一个面发生位移。其描述如下: Shear stress from...
...对存在的,是由于表面的不规则性造成的。静摩擦(static friction) vs. 动摩擦(kinetic friction)静摩擦和动摩擦的区别在于静摩擦作用于静止物体,动摩擦作用于运动物体。静摩擦力是可变的,而动摩擦力是恒定的。比较参数静摩擦动...
...将固体固定在适当位置。将剪切力视为推压块体的一侧,摩擦力为相反的力。另一个例子是试图用钝剪刀剪断电线或头发。 剪切模量的方程式为: G=τxy/γxy=F/A/Δx/l=Fl/AΔx 哪里: G是剪切模量或刚度模量 τxy是剪切应力 γxy...