滚动阻力

滚动阻力

在理论力学中，指物体滚动时受到的阻碍作用。通常指由重力引起的，它是一种力矩作用。

滚动阻力的产生

以正方体为例,如下图所示，设重力为G，重心到瞬心O的距离为 e，在外力 P 作用下发生滚动.，“Ge”便是滚动的阻力。随着物体的滚动, e 逐渐缩小; Ge 也随着一同减小.当G与N共线时 Ge 为零,越过共线点,- e的绝对值逐渐增大,Ⅰ- GeⅠ 也随着一同增大;此时无须外力 P作用 ,物体便能自行滚动至稳态.我们把阻力矩从最大值 Ge 到最大值Ⅰ- GeⅠ 称为一个力矩周期.在这个周期内, Ge 由最大阻碍作用变为最大动力作用,折而重新为阻力,开始下一个力矩周期.

如果增加正方体的棱边我们会发现 ，e 随着棱边个数 n 的增加而减小，从而导致 Ge 的初始值减小，力矩变化周期也随之缩短。当 n 趋于无穷大时，这个正多棱体趋于圆。此时，由于圆周上各点到圆心的距离相等，- e现象消失；力矩 Ge 趋于一常量；并且，在滚动中始终维持在滚动前的临界状态。这个常量就是圆形体的滚动阻力。 一般，由物体重力引起的滚动阻碍作用要比滑动时的摩擦阻碍作用大得多，但圆形体的滚动阻碍作用却很小。这是因为圆形体特有的几何形状所造成的。通常我们讲的滚动多是指圆形体的滚动。

摩擦的辅助作用

力偶和力矩都能使物体滚动,但它们对瞬心有平动作用。滚动时的磨擦作用就是这种平动作用引起的反作用. 它和具有滑动趋势时的磨擦作用是一样的,也是静磨擦力.

摩擦力F对O点不能构成力矩作用。因此，它不是滚动阻力；但，这个反作用力F的大小对物体的滚动却有很大影响，例如，若脚下很滑（即摩擦作用小），人行走就会很吃力；汽车若在带冰的路上行驶会出现‘打滑’。它们都说明摩擦对滚动运动有很大影响。也就是说，对滚动来讲, 摩擦作用是稳定瞬心,使之不产生位移的必要条件。摩擦作用越大，瞬心稳定性越强；没有磨擦作用就不能产生滚动。