关于摩擦力方向判定的一点思考

李俊永 赵明波

摘 要：在理论力学教学中，有些情况下摩擦力方向不易确定，针对此问题进行了一些研究和思考，给出了确定摩擦力方向的一些建议，简化了受力分析的过程，避免由于摩擦力方向误判导致错误的计算结果。

关键词：摩擦力;受力分析;纯滚动

1 引言

摩擦力的方向总是与物体的运动趋势相反，因此摩擦力的方向可以据此确定。但对于有些问题，物体的运动趋势不易确定。这种情况下，摩擦力的方向是否可任意假定？

如图1所示，半径为r、質量为m的均质圆轮沿水平直线纯滚动。设轮的回转半径为，作用于圆轮的力偶矩为M。用动量矩定理求圆轮所受摩擦力。在对圆轮进行受力分析时，学生往往会纠结圆轮所受摩擦力的方向。

由此得出一个结论，对于由几个物体组成的物体系，摩擦力方向假设不同，不会影响到计算结果。

2 结论

当摩擦力不作功时，其方向可任意假定;反之，摩擦力的方向必须假定为与物体的运动方向相反。即圆盘沿支撑面作纯滚动时，支撑面对其摩擦力方向可任意假定;物体沿支撑面滑动时，支撑面对其摩擦力沿支撑面与物体运动方向相反。

在静力学中，摩擦力方向可任意假定。

参考文献

[1]哈尔滨工业大学理论力学教研室，理论力学（Ⅰ），北京：高等教育出版社，2016.

作者简介

李俊永（1973-），男，天津市宁河县，讲师，研究方向：计算力学。