一个物体在另一个物体表面作无滑动的滚动或有滚动的趋势时，由于两物体在接触部分受压发生形变而产生的对滚动的阻碍现象，叫做滚动摩擦。此时产生的对物体的阻碍作用力叫做滚动摩擦力。

 

　　一、滚动摩擦产生的特点

 

　　物体的滚动情况与接触面有关，滚动物体在接触面上滚动或有滚动的趋势时，物体和接触面都会发生形变。其形变可以分为接触面形变而滚动物体不发生形变（此时物体称之为刚体）、接触面不发生形变（此时接触面称之为刚性面）而滚动物体发生形变、接触面和滚动物体都不发生形变以及接触面和滚动物体都发生形变等四种情况。

 

　　1．滚动物体是刚体，接触面发生形变

 

 

　　如图1所示，滚动物体静止在水平接触面上时受到的重力G与支持力N在同一竖直线上。当滚动物体向前滚动时，与前方凸起发生作用，支点前移到O′，受到接触面的作用力增大为N′，如图2所示。N′产生两个效果：一个是垂直于接触面方向的N，它与G抗衡；另一个是沿接触面方向的静摩擦力f，它阻碍小球向前滑动，如图3所示。

 

　　显然，重力G与支持力N产生力偶矩M_阻，其效果为阻碍物体的转动。设O＇偏离重力作用线的距离为δ，则M_阻=Nδ。

 

　　若N′在沿接触面方向的分量f到O的垂直距离为r，以O为转轴，物体匀速滚动时力矩平衡，则fr=Nδ，。

 

　　压路机的磙子在碾压泥土路基时，可简化为这类问题。

 

　　2．接触面为刚性，滚动物体产生形变

 

　　如图4所示，接触面不发生形变而滚动物体发生形变时，物体的滚动实质为变形后的翻转，但支点O′前移。同理，此时重力G与支持力N的力偶矩为物体滚动的阻力矩，且M阻=Nδ，。

 

 

　　汽车、自行车的轮胎在水泥路面上行驶时，可简化为这类问题。

 

　　3．滚动物体和接触面均为刚性

 

　　如图5所示，如果滚动物体和接触面都不发生形变，此时物体受到的重力与支持力共线平衡，即G=N、δ=0、r=0，滚动的阻力矩M_阻=0、f=0，没有滚动摩擦效果。

 

　　这是理想情况，但是像火车钢轮在钢轨上的运动，可以简化为这类问题。

 

　　4．滚动物体和接触面均有形变

 

　　如图6所示，滚动物体和接触面都发生形变的情况最普遍，尽管这种情况很复杂，但是由于它介于第一、第二两种情况之间，根据“两边夹法则”，可以得到相同的结论，即M_阻=Nδ、。但是，当滚动物体形变相对接触面较大时，可以把它简化为第一种情况；当接触面形变相对滚动物体较大时，可以把它简化为第二种情况。

 

　　二、滚动摩擦产生的效果

 

　　1．滚动摩擦产生的效果

 

　　从以上分析可知：由于阻力矩M_阻=Nδ对物体的滚动起阻碍作用，使得物体受到与其滚动方向相反的静摩擦力作用，这个力就是滚动摩擦力，其大小为。式中δ可以叫做滚动摩擦因数，它与接触面的材料强度、粗糙程度、湿度以及物体滚动速度等因素有关。滚动摩擦因数可以由实验测定出来。滚动摩擦力阻碍物体向前的滚动。

 

　　2．滚动与滑动摩擦的区别

 

　　我们知道，以滚动代替滑动可以减小摩擦，实际上就是将与f=μN中的系数和μ的大小比较而言的，并不是比较力的大小。例如，对于“木材－钢球”，δ在0．03～0．04之间。如果钢球半径是2cm，则的值在0．015～0．02之间；而“木材－钢块”间的滑动摩擦因数μ为0．3～0．4，显然远小于μ。滚动过程中滚动物体和接触面是点与点对应接触，没有发生相对滑动，故滚动摩擦力不同于滑动摩擦力，一般情况下可处理为静摩擦力一类。

 

　　3．滚动摩擦的实例分析

 

　　滚动摩擦力的大小与N、r、δ以及滚动情况有关，而与滚动物体与接触面间的正压力无直接关系。但是，压力的大小决定了滚动中物体是否会打滑。在日常生活和生产中，有时为了减小滚动摩擦，有时却需要增大滚动摩擦。例如，庞大物体的运输须减小摩擦，古人用滚木把笨重的大石块运送到较远的地方；汽车行驶过程中，轮胎与地面间的摩擦不能太大，但也不能太小，而且不能打滑，所以要采用有一定形变的橡胶轮胎；而火车运送量大，摩擦不能大要很小，故采用形变很小的钢轨和钢轮。