
摩擦力的方向可以按照以下规则理解:
1. 当物体滑动或有滑动趋势时,摩擦力的方向分为:
- 主动摩擦力:它与物体的运动方向相同,或者与作用于物体的外力方向相同。
- 被动摩擦力:它与物体的运动方向相反,或者与作用于物体的外力方向相反。
2. 当物体滚动或有滚动趋势时,摩擦力的方向判断稍复杂,因为涉及到力偶和线性力的作用。这些力不仅可以使物体滚动,它们的摩擦力方向也各自不同。因此,需要根据外力作用的具体方式来确定:
- 以转动中心为参考点时,如果外力作用线通过转动中心,那么摩擦力的方向与滚动方向相反;如果外力是力矩或力偶,摩擦力的方向与滚动方向相同。
- 以滚动瞬心为参考点时,如果外力是力矩,摩擦力的方向与滚动方向相反;如果外力是力偶,摩擦力的方向与滚动方向相同。
- 由于滚动是平动和转动的复合运动,因此,也可以根据这两种运动的组合方式来判断:由平动引起的摩擦力方向与滚动方向相反;由转动引起的摩擦力方向与滚动方向相同。
注意:
1. 上述判断规则也可以反向应用。
2. 滚动时的摩擦力方向是以滚动整体为参照的表观方向。实际上,由转动作用引起的摩擦力是滚动体圆周力(力偶矩)的反作用力。它的方向应按照顺时针方向判断,即与滚动体的转动方向或圆周力(力偶矩)方向相反。例如,在计算自行车的摩擦阻力时,前轮和后轮的摩擦力正负号应一致,因为它们受到的地面摩擦力都是平动阻力,这一点需要特别注意。