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◎應用力學 CH3 摩擦 一、本章教育目標： (一)讓學生瞭解摩擦的定義與種類 (二)讓學生瞭解摩擦定理 (三)讓學生瞭解摩擦角與靜止角 (四)讓學生瞭解滑動摩擦與滾動摩擦 (五)摩擦的應用 二、內容介紹 (一)摩擦定義（Force of Friction）： 相互接觸的兩物體，若彼此間有相對運動或有運動的趨勢時，在其接觸面上欲產生一阻止其運動之力，則此作用力稱為摩擦力，這種現象稱為摩擦（Friction）；如圖一所示，一物體受一向右之推力P作用後，會有一阻止其向右運動或有向右運動之趨勢的摩擦力f，則此摩擦力之方向與作用力之方向必相反。 (圖一) 摩擦力示意圖 ※欲產生之意，代表即將發生之運動 (二)摩擦定理： 1、西元1699 年法國人阿蒙頓（Guillaume Amontons, 1663-1705），最早發表了有關滑動摩擦的實驗結果，稱為摩擦定律：(1)最大靜摩擦力與接觸面的正壓力成正比。(2)摩擦力與摩擦係數僅與接觸面的性質有關，與接觸面積的大小無關。2、西元1785 年法國人庫倫（Charles Augustin de Coulumb, 1736-1806），再提出了一項實驗結果，使摩擦定律更為完整，即動摩擦係數必小於靜摩擦係數，且與物體運動之速度無關。 由摩擦定律得知，摩擦力與接觸面的正壓力成正比，其比值即稱為摩擦係數。摩擦係數因摩擦種類之不同，又可分為： (1)靜摩擦係數（Coefficientof Static Friction） fs:________ μs：_________ N:__________ (2)動摩擦係數（Coefficient of Kinetic Friction）。 fk:________ μk：_________ N:__________ (三)摩擦角與靜止角 1、摩擦角：最大靜摩擦力(fs)與正向力(N)之合力R與之夾角，如圖二所示  (圖二) 摩擦角示意圖 2、靜止角：當平板與水平面之夾角增至某一角度時，即將下滑，如圖三所示 (圖三) 摩擦角示意圖 (3)即將向下滑動，可視為未動，因此可利用靜平衡方程式得知以下結論： ※摩擦角與靜止角定義不同，但在相同的接觸條件下兩值可視為相同之正切值，即為摩擦係數。 (四)滑動摩擦與滾動摩擦 1、滑動摩擦 二物體為滑動摩擦時，二物體間會因受力的作用而產生相對運動或有運動之趨勢。又因其狀態之不同，故將滑動摩擦之形式，由圖四討論如下。(1)物體靜止時：若物體受外力作用時，仍為靜止狀態，此時物體係處於平衡狀態，即此時之靜摩擦力等於其作用力。(2)物體即將滑動：當物體所受之作用力持續增加至一定極限時，物體即將開始產生滑動，此時產生之靜摩擦力稱為最大靜摩擦力。(3)物體已開始滑動：當作用力大於最大靜摩擦力時，物體便產生滑動，此時物體處於不平衡狀態，並開始以等加速度運動前進，而此時所產生之摩擦力稱為動摩擦力，動摩擦力不因外力增加而增加，其為一定值。 (圖四) 摩擦力與作用力之關係圖 2、滾動摩擦 一物體在平面上滾動時如圖五，其接觸面前緣將產生一道壓痕，此壓痕會阻止物體滾動之阻力，稱為滾動摩擦力。 F：______ W：_______ a：______ r：______ (圖五) (五) 摩擦的應用 常應用的機械制動器有下列三種：1.塊制動器 塊制動器（Block Brake）是將一個或一個以上之煞車塊壓在制動鼓上，使兩者接觸面間產生摩擦力，利用此摩擦力對制動鼓所產生的抗扭力矩，以抵制制動鼓轉動的扭矩，使其發生煞車作用。 2.內靴式汽車制動器 內靴式汽車制動器（Internal-shoe Automotive Brake）又稱鼓式煞車（Drum Brake），其構造為內圓周之制動器，內側有兩個尺寸相同的制動片，即煞車履塊（Brake Shoe）或稱煞車蹄片。由制動桿操縱凸輪，使靴狀之煞車履塊向外擴張，與鼓輪之內側產生摩擦，而產生制動作用，亦稱內張式制動器，此種制動器大多使用在機車之煞車上。 3.圓盤制動器 圓盤制動器（Disk Brake）又稱碟型煞車，其係將煞車來令片安裝於旋轉圓盤的兩側，藉由來令片與圓盤間之摩擦作用產生煞車力；此種制動器為目前小型車使用最多的一種，已廣泛應用在汽車上。 三、學後評量 1.【 】相互接觸的兩物體，若彼此間有相對運動