运用能量判据法确认纯翻滚时静摩擦力的方向
摘 要： 本文经过剖析刚体纯翻滚时平动动能与翻翻滚能比值的寓意，结合剖析静摩擦力在纯翻滚中的效果，得出了用能量比直接确认纯翻滚时静摩擦力方向的办法。
刚体纯翻滚时，对所受静摩擦力方向的判别办法许多，已知刚体的运动趋势时，由静摩擦力总是阻止物体的运动趋势可直接判别：如当仅受外界的力的效果且合力线经过翻滚中心时，摩擦力的方向与翻滚方向相反；当仅受合外力偶矩时，摩擦力的方向与翻滚方向相同。正常的情况下，主矢、主矩均不等于零时，最基本的办法是经过动力学方程求解得出定论，但判别进程较为冗杂。本文供给一种用能量法判别静摩擦力方向的简略办法。
（2）式阐明均质轮子做临界纯翻滚时，静摩擦力为零，平动动能是翻翻滚能的2倍，只要满意这个条件，均质轮子才能做临界纯翻滚。
在一般情况下，刚体纯翻滚时，静摩擦力不等于零，但是它是保持纯翻滚的必要条件，是纯翻滚时平动动能和翻翻滚能彼此转化的传媒，但静摩擦力所作的总功为零。当＞2时，为了使轮子纯翻滚，静摩擦力对轮的平动要做负功，对轮的翻滚做正功，即减小添加，静摩擦力的方向与平动方向相反；当＜2时，为了使轮子纯翻滚，静摩擦力对轮的平动要做正功，对轮的翻滚做负功，即添加E减小E，静摩擦力的方向与平动方向相同。所以，在一般纯翻滚中，能量比的三种联系可作为确认纯翻滚时静摩擦力方向的能量判据。
对恣意力系效果下的纯翻滚，只需推知E与E的比值，根据能量判据即可确认纯翻滚时静摩擦力的方向。
例1：均质刚性圆轮，受合力偶矩M和主矢F的效果下做纯翻滚（F与M分别为常量）。试判别静摩擦力的方向。
例2.一个均匀薄圆轮质量为m，半径为R，轮子的初动能为0，在距圆心r处有一水平方向的拉力T，如例2图。试判别纯翻滚时静摩擦力的方向。
（2）当＜r＜R时，=＜2，这时要增大E削减E，故轮子受翻滚摩擦力的方向水平向右。
（3）当0＜r＜时，=＞2，这时要削减E增大E，故轮子受翻滚摩擦力的方向水平向左。
例1、例2的断定成果，与运用动力学方程计算所得到的定论相同。明显，用能量法来判别静摩擦力方向的办法更简略。因而，具有必定的实用价值和推行价值。
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