滑動(dòng)摩擦所做的功通常會(huì)產(chǎn)生熱量,因此做功過程中總能量由機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能,有用功增量為負(fù)。
如果你看到這樣的言論滑動(dòng)摩擦力,他們想說的其實(shí)是:系統(tǒng)中存在滑動(dòng)摩擦,那么如果滑動(dòng)摩擦力做功,那么滑動(dòng)摩擦力所做的有用功之和就是負(fù)值。
由于滑動(dòng)摩擦肯定會(huì)產(chǎn)生熱量,因此在計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒時(shí),不能將一對(duì)滑動(dòng)摩擦力計(jì)算為保守內(nèi)力,而是必須扣除滑動(dòng)摩擦力相應(yīng)所做的無用功。
例如:光滑的地面上有一塊足夠大的固定木板。 木板上有一個(gè)小鐵塊物理資源網(wǎng),有初速度。 小鐵塊與木板有相對(duì)滑動(dòng)摩擦力。 從小鐵塊和大木板相互作用開始,整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械能只是小鐵塊的動(dòng)能。 當(dāng)最終達(dá)到平衡時(shí),小鐵塊停留在木板上滑動(dòng)摩擦力,動(dòng)量守恒。 不過,此時(shí)小鐵塊與木板的動(dòng)能之和小于之前小鐵塊的動(dòng)能。 這個(gè)過程中,只有一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功,滑動(dòng)摩擦力做的功產(chǎn)生無用功。 因此,可以說一對(duì)滑動(dòng)摩擦力所做的功的代數(shù)和為負(fù)值。 當(dāng)然,如果算上產(chǎn)生熱量的無用功,那么總的功就是0,但是我們?cè)谟?jì)算的時(shí)候并沒有計(jì)算出產(chǎn)生熱量的那部分功。
這個(gè)例子可以直接代表數(shù)據(jù)。 假設(shè)木板和小鐵塊的質(zhì)量均為m,小鐵塊的初速度為v,則
初始動(dòng)能
E1=1/2*m*v^2;
達(dá)到平衡時(shí),速度減半,系統(tǒng)的動(dòng)能
E2=1/2*2m*(v/2)^2=1/4*m*v^2;
顯然,系統(tǒng)的動(dòng)能變?yōu)樵瓉淼囊话耄⑶以谶@個(gè)過程中一半的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能。