1、摩擦力總對(duì)物體做負(fù)功嗎?
在高中物理學(xué)習(xí)中遇到的很多問題中,摩擦力都阻礙物體運(yùn)動(dòng),對(duì)物體做負(fù)功,這就很容易使我們產(chǎn)生一種錯(cuò)覺:摩擦力總是做負(fù)功。其實(shí),無(wú)論是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力,對(duì)一個(gè)物體所做的功均可正、可負(fù),也可為零。不能認(rèn)為摩擦力總是對(duì)物體做負(fù)功。判斷一個(gè)力是做正功還是做負(fù)功,要看這個(gè)力的方向與位移方向之間的夾角α是滿足0°≤α<90°,還是滿足90°<α≤180°。
例如,手握重物向上運(yùn)動(dòng)時(shí),靜摩擦力做正功;手握重物向下運(yùn)動(dòng)時(shí),靜摩擦力做負(fù)功;手握重物不運(yùn)動(dòng)時(shí),靜摩擦力不做功。
在行駛的車上,一個(gè)物體沿斜面向車行的方向滑下,滑動(dòng)摩擦力做負(fù)功;如果物體沿斜面向車行的反方向滑下,滑動(dòng)摩擦力做正功;用板擦擦黑板,滑動(dòng)摩擦力對(duì)黑板不做功。
如圖1, A、B疊放在水平面上,用水平力F拉A,使A、B以一起沿水平面做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。這一過程中,水平面對(duì)A的滑動(dòng)摩擦力fA做負(fù)功,而靜摩擦力對(duì)B卻做正功(B所受的靜摩擦力fB方向水平向右)。
如圖2,B用水平繩與墻壁相連,當(dāng)A向右滑出時(shí),因B沒有位移,故B所受的滑動(dòng)摩擦力fB對(duì)B做功為零。如圖3,以水平力拉A,使A沿B的上表面向右滑動(dòng),B由于受A對(duì)B的滑動(dòng)摩擦力fB(方向水平向右)的作用,也跟著向右滑行。顯然這一過程中,B所受的滑動(dòng)摩擦力fB對(duì)B做了正功。
2、一對(duì)靜摩擦力所做功的代數(shù)和一定為零?
對(duì),當(dāng)兩物體間的摩擦力為靜摩擦力時(shí),由于兩物體間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng),故兩物體的位移相同。
兩物體相互作用的靜摩擦力大小相等、方向相反,因而這兩個(gè)靜摩擦力所做功必定一正、一負(fù),絕對(duì)值相等。因此,一對(duì)靜摩擦力所做功的代數(shù)和必定為零。
3、一對(duì)滑動(dòng)摩擦力所做功的代數(shù)和一定為負(fù)值,對(duì)嗎?
當(dāng)兩物體間的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力時(shí),由于兩物體間有了相對(duì)運(yùn)動(dòng),故兩物體的位移必不相同?;瑒?dòng)摩擦力對(duì)兩物體做功的代數(shù)和一定不為零??梢宰C明,一對(duì)滑動(dòng)摩擦力所做功的代數(shù)和一定為負(fù)值。
如圖4中,A、B間的滑動(dòng)摩擦力對(duì)A做負(fù)功,對(duì)B不做功,代數(shù)和為負(fù)值。又如圖5中,A對(duì)B的滑動(dòng)摩擦力做正功,B對(duì)A的滑動(dòng)摩擦力做負(fù)功,但A的位移大于B的位移, 故代數(shù)和仍為負(fù)值。一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和總為負(fù)值,說明了在有滑動(dòng)摩擦力作用時(shí),一定有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
聯(lián)系客服