摩擦力的自述

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摩擦力的自述
摩擦力的自述

 同學們,不知你有沒有注意過冬天下雪後,當厚厚的積雪被車輛和行人壓的像結冰的河面一樣光滑時馬路上的情景——人們走路時總是小心翼翼的,而且一不小心就會摔一跤;騎摩托車的人時不時地把兩腿撐在地面上;騎自行車的人大部分都推著自行車走路;一輛輛汽車就像甲克蟲一樣蠕蠕爬行,有時還不如步行的人走的快……這時你可能會覺得很好笑,那麼,當你在雪地上滑倒時,你有沒有想過為什麼會滑倒呢?在你學過摩擦力之後可能會立即抱怨我說“在需要你——摩擦力的時候,你為什麼還那麼小,如果你大一點,我怎麼會滑倒呢?”當你抱怨我時,我也會很生氣。如果我反問你一句——你真正瞭解我嗎?如果你真正瞭解我,為什麼只在需要我的時候抱怨我不變得大一些,而你為什麼不根據影響我大小的因素採取措施讓我變得大一些呢?當你拖著東西在凸凹不平的山地裡行走時,你還想讓我變得大一些嗎?大概你那時會恨不得馬上讓我消失。如果我真正消失了,你還能走得動路嗎?哈哈,聽了我的反問,可能你會滿頭霧水,後悔自己在學習我——摩擦力時,沒有從我的概念、分類、產生原因、方向、如何有效利用我對人類的益處和消除我對人類帶來的危害等方面對我進行全面、深刻的理解和掌握。這不要緊,只要同學們靜下心來認真看一下我的自述,就會對我有一個全面、深刻的瞭解,以後也就不會再無緣無故的抱怨我了。
 在學過摩擦力後,可能同學們都已經知道我是由於一個物體在另一個物體上運動或雖然沒有運動,但有相對運動趨勢時產生的一種阻礙作用,方向總是沿接觸面並與物體相對運動的方向或物體相對運動趨勢方向相反。但由於我們摩擦力家族有三個兄弟,他們各有各的產生原因和特點,這樣人們在利用我們為人類造福和消除我們對人類產生的危害上就存在很大的不同,下面就由我們三兄弟分別作一下自我介紹,以便讓同學們對我們摩擦力有一個全面深刻的瞭解。
 一、滑動摩擦和滑動摩擦力:兩個接觸的物體,當一個物體在另一個物體表面上滑動時,產生的摩擦叫滑動摩擦。在接觸面上,阻礙相對滑動的力,叫滑動摩擦力。物體受滑動摩擦力的方向沿接觸面並與物體相對運動的方向相反。滑動摩擦力對物體間相對運動起阻礙作用。滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度和正壓力的大小相關。當壓力一定時,接觸面越粗糙,物體受的摩擦力越大;當粗糙程度固定時,正壓力越大,滑動摩擦力也越大。物體表面抹上潤滑油,可以大大地減小滑動摩擦力。實驗證明,滑動摩擦力的大小與接觸面積的大小無關,與物體運動速度的大小(在低速時)幾乎無關。關於摩擦力的產生有兩種主要說法:一是凹凸齧合說。認為摩擦產生的原因是由於物體表面的粗糙不平,兩物體互相接觸時,凹凸不平部分互相齧合,使物體運動受阻引起。二是分子粘合說。認為滑動摩擦是由緊壓著的接觸面上分子的引力,引起表面的吸附作用所致。滑動摩擦在日常生活和生產技術上有閒蕩廣泛的應用。
 二、滾動摩擦和滾動摩擦力:一個物體在另一個體表面上滾動時產生的作用。滾動摩擦是滾動著的物體所受到的對滾動的阻礙作用。 物體在滾動時受到的阻力叫滾動摩擦力。滾動摩擦形成的原因不同於滑動摩擦,當物體在平面上向前滾動時,支承面因受壓而變形,接觸前方的支承面隆起,滾動的物體在滾動的過程中,始終處於一種“爬坡”狀態(如圖1所示),使物體的滾動受阻,形成滾動摩擦。滾動摩擦形成的原因不同於
 滑動摩擦,滾動物體受到的滾動阻礙作用和摩擦力是兩個完全不
 同的概念。滾動摩擦比滑動摩擦要小得多,滾動軸承的摩擦約是
 滑動軸承摩擦的1/20~1/30,軸承就以此原理製成。 
 三、靜摩擦和靜摩擦力:兩個相互接觸的物體,在外力作用下,
 物體間有相對運動趨勢,但又保持靜止狀態時,產生的摩擦叫靜摩擦。在接觸面上產生阻礙相對運動趨勢的力,就是靜摩擦力。靜摩擦存在的條件是物體間有相對運動趨勢。用力拉地面上物體,物體沒有被拉動;放在斜面上的物體但沒有下滑,物體和接觸面之間都存在著靜摩擦。如圖 2(1)中物體A放在小車上以共同的速度v勻速運動,物體A與車之間不存在相對運動趨勢,故不存在靜摩擦。物體受靜摩擦力的方向,與物體間相對運動方向相反,且沿接觸面。如圖 2 (2)中斜靠在牆壁上的木棒,接觸點A和B受到的靜摩擦力方向如圖2(2)所示,靜摩擦力與使物體產生相對運動趨勢的外力是一對平衡力,靜摩擦
 力的大小總是與這個外力大小相等,方向相反。外力
 增大,靜摩擦力也增大,但是,靜摩擦力隨外力增大
 到一定數值時,物體就要產生滑動,這時的靜摩擦力
 稱為最大靜摩擦力。最大靜摩擦力在數值上等於靜止
 物體開始運動時所需要的最小外力。靜摩擦力總是阻礙物體間的相對運動趨勢,但靜摩擦力並不總是作為阻力,汽車之所以能夠將車上的重物運走,就是因為物體受到車廂施與它的靜摩擦力的作用。
  我們摩擦力也是力的一種,跟其他力一樣,我們的單位都是牛頓(N),測量工具也是用測力計,在國中階段,同學們主要學習了滑動摩擦力的測量,因此,就由滑動摩擦力兄弟自我介紹一下他 的大小是怎樣測量的':如圖3所示,用彈簧秤沿水平接觸面的方向拉物體做勻速運動,物體在水平方向上受到的滑動摩擦力和彈簧秤對物體的拉力是一對平衡力,彈簧秤上的讀數即等於滑動摩擦力的大小。用彈簧秤測滑動摩擦力實驗中,應保證底面和拉力都是水平的。而且要讓彈簧測力計拉著物體做勻速直線運動的過程中讀數,否則,彈簧秤的示數不準確。做此實驗時,當把砝碼不斷地加在物體上,或改變底面的粗糙程度;重複實驗時,就可以探究滑動摩擦力與正壓力大小、表面粗糙程度的關係。
 在現實生活中,人們每時每刻都離不開我們摩擦力,即使在走路的時候,如果沒有我們摩擦力,人們也寸步難行,或者一旦行走,就永遠也不能停下來,那樣,人們就無法正常生活。不用說摩擦力完全消失,即使像下雪天那樣,由於地面太光滑,在壓力不變的情況下,我們摩擦力大大減小,也會給人們的行走、汽車的行駛帶來極大的不便。但是當同學們瞭解我們摩擦力的特性後,只要肯動腦筋,就可以在需要增大我們摩擦力時,隨時讓我們變大。如下雪天地面太滑,又不可能使人對地面的壓力隨便增大,這時人們只要穿上鞋底有突起花紋或帶有小釘子的鞋子就可以增大摩擦力,這樣就不容易滑倒了;當汽車因摩擦力太小不便行駛時,只要在車輪上綁一根鐵鏈,增大車輪表面的粗糙程度或在車中多裝一些貨物,增大車輪對地面的壓力即可增大汽車與地面之間的摩擦力等。
 任何事物都有它的兩面性,我們摩擦力也一樣,雖然人們每時每刻都離不開我們,但也有對人類有害的一面,如機器內部各種零件工作時,若摩擦力太大,不僅要消耗大量的能量來克服摩擦力,還會使機器零件磨損,縮短機器的使用壽命,在這種情況下,人們就根據影響摩擦力大小的因素——接觸表面的粗糙程度和對物體表面的壓力,在機器零件轉動的部位加入潤滑油,以減小接觸表面的粗糙程度來儘量減小我們摩擦力的產生,在機器的一些轉動部位,人們還根據機器取得結構特點在轉動部位安裝了軸承,這樣就把滑動摩擦變為滾動摩擦,再將軸承內的滾珠和滑道上加入潤滑油,就會更有效地減小機器轉動部位的摩擦,既可以減小機器額外功的消耗,又可以延長機器的使用壽命。