以滑块沿一曲线在平面上滑动为例,其所受摩擦力为
,在无限小的滑行距离
内所做的摩擦功为
。因而沿该路径滑动的总摩擦功[注]可表达为:
摩擦功的形成需要两个条件:①摩擦力方向与运动方向相反。②在力的方向上存在一定位移。
静摩擦因为没有产生位移,所以不会做功;而滑动摩擦力因其方向与运动方向相反,一般做负功。
摩擦功会产生材料晶格畸变、磨损、声子/电子激发、发热和发光等,从而影响接触表面特性,不利于降低摩擦。在机械工业中,摩擦不可避免的会导致运动部件或零件界面磨损甚至失效,同时引起能量消耗即产生摩擦功。据统计,全世界大约有1/3的能源以各种形式消耗在摩擦上,而80%的机械零部件损坏是由于各种形式的磨损引起的。如果能将摩擦功降低,将对机械系统的节能减排,减少能量损耗是必不可少的。
另一方面,在某些机械制造场合摩擦功是有利的。比如在抛光加工中,摩擦功会导致表面的材料去除和平整化;在摩擦焊加工中,利用接触端面之间的相对运动摩擦功转化为热能,伴随材料产生塑性变形,进而通过界面分子扩散产生材料混合和固态连接。