摩擦力的研究及應用

艾尼萬·吾斯曼

【摘 要】摩擦力是高中物理一種很常用的力，分為靜摩擦力、滑動摩擦力和滾動摩擦力三種，其中滾動摩擦力高中物理中暫不討論。

【關鍵詞】摩擦力 靜摩擦力 最大靜摩擦力 滑動摩擦力

研究背景：

摩擦力提供給你前進的加速度，當你啟動的時候，你給地面一個推力，然后由于作用力與反作用力，地面給你一個摩擦力，然后你才能前進，所以，摩擦力與你的加速度運動方向一致。傳送帶靠靜摩擦力把貨物送到高處。當你勻速行駛的時候，動摩擦力也是向前的。當你加速行駛的時候，動摩擦力也是向前的，加速度方向為正。

摩擦力定義：

兩個相互接觸的物體，當他們相對滑動，或有相對滑動趨勢時，在接觸面上會產生一種阻礙相對運動或相對運動趨勢的力，這種力叫做摩擦力。

靜摩擦力，若兩相互接觸且相互擠壓，而又相對靜止的物體，在外力作用下如只具有相對滑動趨勢，而又未發生相對滑動，則它們接觸面之間出現的阻礙發生相對滑動的力，謂之“靜摩擦力”。靜摩擦力隨外力的改變而改變，但最大靜摩擦力是一定的，它的值大于滑動摩擦力。兩物體實際發生的靜摩擦力F在0最大靜摩擦力之間Fmax，即0<≤Fmax

滑動摩擦力，即當物體在另一物體的表面沿接觸面的切線方向有相對運動時，在兩物體的接觸面之間會產生阻礙它們相對運動的作用力，這個力叫滑動摩擦力。f=μFN

其中為動摩擦因數，它的數值分相互接觸的兩個物體的材料有關、接觸面的情況有關。

有關因素猜想：

冬天路上結冰后，人在冰面上不易行走，摩擦力是否與接觸面粗糙程度有關？

1.汽車啟動時，下坡路，水平路和上坡路感覺發動機所用的動力不同，是否摩擦力與斜面有關？

2.冬天路上結冰后，人在冰面上不易行走，摩擦力是否與接觸面粗糙程度有關？

3.自行車剎車時，用的力越大，剎車越快，摩擦力是否與壓力的大小有關？

4.汽車啟動時與行駛時的動力不同，是否與摩擦力有關？

驗證過程：

1.通過查閱資料可知：汽車在水平路面和斜面上啟動時所需動力不同是因為重力的關系，重力的方向總是豎直向下的，所以同一汽車在水平路面和斜面所受壓力不同，摩擦力也不同。但同一汽車在相同的坡路上向上、向下啟動所受摩擦力相同，之所以不同路面所需動力不同，是由于有重力的影響。汽車斜面靜止狀態時，f=G1=mgsinθ，上下運動時，FN=G2=mgsinθ；f=μFN；f=μmgcosθ

2.結冰后接觸面變光滑，鞋與地面的摩擦減小，人不易行走，所以摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關。

3.急剎車時我們會用很大的力來強行停車，這就是增大了壓力，同時增大了摩擦力，所以，摩擦力的大小與壓力有關。當你剎車的時候，是由于你停止施力的時候，由于受動摩擦力的原因，所以你所受合力方向為你運動方向的反方向，所以加速度為負。這個時候動摩擦力與加速度方向一致，為你行駛方向的反方向。

4.通過和司機調查發現，汽車啟動時比行駛時所用的動力大，因為汽車啟動時要克服最大靜摩擦力，需要使用的動力更大。

摩擦力的應用：

摩擦力是一個重要的力，它在社會生產生活中有著廣泛的應用，如人們行走時在光滑的地面上行走非常困難，這是因為接觸面摩擦太小的緣故，汽車上坡打滑時，在路面上撒些粗石子或墊上稻草，汽車就能順利前進，這是靠增大粗糙程度而增大摩擦力，鞋底做成各種各樣花紋也是增大接觸面的粗糙程度而增大摩擦，滑冰運動員穿的滑冰鞋安裝滾珠是變滑動摩擦為滾動摩擦，從而減少摩擦而增大滑行速度，各類機器中加潤滑是為了減少齒輪間的摩擦，保證機器的良好運行。可見，人類的生產生活實際都和摩擦力有關。

如果沒有摩擦力：

如果有天沒有了摩擦力，當我們睡醒時就無法從床上爬起來，無論怎么努力都起不來；如果沒有了摩擦力，我們根本就無法去吃飯，因為手與筷子間沒有摩擦力，怎么樣也不能把筷子拿在手上，連吃飯都不能吃；如果沒有摩擦力，人們都無法正常行走，走一步摔一下，或者走得想飛一樣快，怎么都停不下來，那時大概要趴在地上走路比較好。總之，如果生活中真的沒有了摩擦力，那么結果一定非常可怕，甚至連人類都不能生存在世界上。

如果沒有摩擦力，那我們就不能好好上課了。如果沒有摩擦力，教室里的桌子和椅子都不能被做出來，因為釘子與木頭間沒有摩擦力，也就無法把桌子和椅子釘起來，桌子和椅子都會散開；老師也不能在黑板上寫東西，因為粉筆和黑板間沒有了摩擦力，粉筆只能在黑板上滑動，但留不下痕跡。只好面對面的說，連書本和講學稿都不能拿起來，因為手與書本和講學稿沒有了摩擦力。沒有了摩擦力，我們都無法上課了，可見摩擦力是很重要的。