摩擦力做功_为什么摩擦力做功看对地位移


1. 静摩擦力做功的特性详解

(一)静摩擦力的功用

静摩擦力具有多样性的作用,它可以表现为做正功,亦或做负功,甚至在某些情况下不做功。

如图甲所呈现的情景,当物体A在传送带上以θ角倾斜向上运动时,由于静摩擦力的方向向上,因此静摩擦力在此刻做正功;而当物体A随传送带向下运动时,尽管静摩擦力方向依然向上,但它此时却做负功。

再看图乙,木块m在转盘上随其做匀速圆周运动,它受到指向圆心方向的静摩擦力。此力与木块的速度方向垂直,因此在此种情境下,静摩擦力对木块并不做功。

(二)静摩擦力与机械能的传递

在静摩擦力做功的过程中,它起到了传递机械能的作用。在这一过程中,不会有机械能转化为其他形式的能量。

(三)相互摩擦系统中的静摩擦力

在相互摩擦的系统内,一对静摩擦力做功的代数和总是为零。这体现了力学中的相互作用原理。

2. 滑动摩擦力做功的特性探究

(一)滑动摩擦力的功用多变

滑动摩擦力既可以做负功,也能做正功,甚至在某些情况下不做功。

如图甲所示,当物体在力F的作用下向右运动时,地面对它的滑动摩擦力在此刻做负功。

而在图乙中,平板车上的小木块在滑动过程中,若最终达到共同速度,那么在小木块相对平板车向左滑动的过程中,它受到的平板车向右的摩擦力Ff实际上做了正功。

再观图丙,当A、B两物块叠放在水平面上,并对B物块施加一水平力F时,若A物块未发生位移,那么滑动摩擦力Ff对A物块便未做功。

(二)滑动摩擦系统中的总功

在相互摩擦的系统内,一对滑动摩擦力所做的总功通常为负值。这是由于物体间存在相对滑动,导致两物体的对地位移并不相等,因此互为作用力、反作用力的滑动摩擦力做功的总和不为零。

(三)滑动摩擦力与路程的关系

在曲线运动或往返运动中,滑动摩擦力、空气阻力等所做的功等于力和所经过的路程(而非位移)的乘积。