淺談摩擦力在實際生活中的應用

孫樂冉

摘 要：物理是一門實用學科，在生活中處處有所體現。但是在高中學習過程中，我們往往只注重課本知識，而輕視了生活中的物理知識。將課堂知識與生活常識相結合，對于培養我們的物理思維、鞏固相關物理知識有著很大的益處。本文即以高中物理課本中最基礎的摩擦力為出發點，對生活中的摩擦力進行了分析，期望能夠有助于同學們對高中物理知識的理解和學習。

關鍵詞：摩擦力；實際生活；應用

中圖分類號：O313.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）11-0254-01

力學是高中階段物理教學中的重點知識，在高考中占有很大的比重，也是進一步學習大學物理、探索物理奧妙的基礎。課本中，物體受力可以根據性質劃分為重力、彈力、摩擦力。作為三大性質力中的一個分類，摩擦力的重要性不言而喻[1]。并且，摩擦力是一種非常普遍的力學現象，在我們工作、學習、生活中隨處可見。

1 課本中的摩擦力知識

根據課本知識，摩擦力是指當一個物體在另外一個物體表面發生相對運動或有相對運動趨勢時，產生的阻礙物體相對運動或相對運動趨勢的力[2]。摩擦力的方向與接觸面相切，與物體相對運動或相對運動趨勢的方向相反。

經過總結，摩擦力的產生需要同時具備四個條件。首先，摩擦力的根本性質是接觸表面的彈性力，因此其產生需要兩個物體相互接觸；其次，互相接觸的表面必須具有一定的摩擦系數μ，不能絕對光滑；第三，互相接觸的表面之間必須具有一定的壓力；第四，互相接觸的表面之間必須具有相對運動或者相對運動的趨勢。根據表面間的運動（包括運動趨勢）性質，摩擦力又可以分為靜摩擦力、滑動摩擦力以及滾動摩擦力。高中物理主要研究前兩者：靜摩擦力是指兩個物體間僅有相對運動趨勢時產生的阻礙物體相對運動趨勢的力；滑動摩擦力是指兩個物體間有相對運動時產生的阻礙物體相對運動的力。

滑動摩擦力的計算較為簡單，公式為f=μFN，其中FN是兩個物體表面間的相互壓力，μ為兩個物體表面間的摩擦系數。靜摩擦力的計算較滑動摩擦力復雜，大小由物體的受力和運動狀態決定：靜摩擦力的大小隨外力的增大而增大，隨外力的減小而減小，一直增大到剛剛使物體開始滑動時產生的摩擦力叫最大靜摩擦力，一般大于滑動摩擦力。

2 實際生活中的摩擦力

在我們的世界中，處處都有摩擦力的存在，衣、食、住、行等各方面均離不開摩擦力。很難想象假如地球上沒有摩擦力，世界將會變成什么樣子。

首先，我們走路或騎車等行為均是摩擦力的體現。人在行走的過程中，雙腳不能同時離地，往往是一個腳在前，另一個腳在后。邁右腳時重心前移，左腳使勁向后蹬地，根據牛頓力學第三定律，此時的左腳受到地面對人向前的靜摩擦力。正是這個向前的靜摩擦力，使得我們的重心順利前移。邁左腳時同理，此時右腳受到向前的靜摩擦力。兩只腳交替蹬地從而獲得持續的動力。可以說，人的行走就是靠鞋底與地面之間的靜摩擦力來實現的。鑒于摩擦力在人行走過程中的重要作用，因此鞋底在設計時會根據需要增大或減小摩擦力。人在騎車過程中，摩擦力也起到了重要的作用，由于自行車后輪是主動輪，所以蹬自行車實際上是后輪在轉動，受到地面摩擦力向前，前輪是從動輪，僅由摩擦力作用而轉動，所以自行車便向前運動了。

其次，人類的飲食方面同樣處處體現摩擦力。比如因為摩擦力，我們才能拿住碗筷，將食物送入嘴中；當食物進入口腔后，通過牙齒與食物之間的相互摩擦磨碎食物；當食物進入腸胃后，腸胃和食物之間同樣是通過蠕動和相互摩擦來對食物進行消化和吸收[3]。人類的居住方面也存在摩擦力。比如我們居住的房子，都是由一塊塊磚瓦在水泥的作用下堆砌而成，摩擦力的存在阻止了它們坍塌，為我們提供遮風避雨的環境；再比如建筑物與地面之間也存在很大的摩擦力，地球在自轉過程中，如果沒有摩擦力，建筑物將無法牢固樹立于地球表面[3]。

然后，工業生產中也處處存在摩擦力，其中最典型的應用就是各式各樣的貨物傳送帶。貨物傳送帶能夠代替工人搬運作業，對于提高現代物流速度有著非常重要的作用。使用傳動帶實現對物品的傳輸就是基于摩擦力知識的應用。物品與傳送帶之間的摩擦力使得物品在傳輸過程中與傳送帶保持相對靜止的狀態，從而將物品成功運輸到傳送帶的另一端。在整個傳輸過程中，物品受到了傳送帶對其向前的靜摩擦力。

此外，還有很多我們習以為常的事情，因為摩擦力的存在才得以發生。比如，俗語說“火車跑得快，全憑車頭帶”，火車頭對整列車廂的拉力便來源于鐵軌對火車車輪的摩擦力；人在洗手時通常會雙手摩擦，以除去手上的灰塵和油污；洗衣機工作時，渦輪帶動水的轉動，水與衣服間的摩擦帶走了衣服上的污漬；風吹過海面時，風對海面的摩擦力以及風對海浪迎風面施加的壓力，迫使海水向前移動，形成了風海流[4]。

可以說，在我們的世界里，只要物體之間發生了相互接觸以及相對運動或運動趨勢，都會產生摩擦力。

3 摩擦力的負面影響

摩擦力處處可見，對于我們能夠正常生活必不可少。但在某些情況下，摩擦力的存在對我們的工作、生活產生了負面影響。從簡單來說，在小孩子們滑滑梯時，如果穿著短褲滑塑料滑梯，由于腿和塑料滑梯之間產生摩擦力，便很難順利滑下。再比如，在汽車行駛過程中，大約有20%的功率要用來克服各零部件的摩擦；飛機上活塞式發動機構造精密，因摩擦損耗的功率也要占到10%，就是最先進的渦輪噴氣發動機也要為克服摩擦損耗2%的功率[4]。此外，摩擦還會造成機器零部件的磨損，增加工業生產中的維修成本。據報道，英國在這方面損失每年要超過20億美元。

4 結語

摩擦力是我們生活中非常常見的物理元素，雖微不足道，但至關重要。本文簡述了高中物理課本中的摩擦力知識、列舉了摩擦力在實際生活中的應用體現，并簡析了摩擦力對工業生產的負面影響。我們應當深入對摩擦力的理解和認識，合理利用摩擦力，使其在我們的工作生活中發揮更大的作用。此外，通過對摩擦力在生活中實際應用的分析，期望能夠啟發同學們將物理知識與生活實踐相結合的興趣，實現生活與物理的相互融入。

參考文獻

[1]林楊.摩擦力與交通[J].中華少年，2017，（04）：163-164.

[2]蘇昭陽.摩擦力及其實際應用分析[J].科學大眾（科學教育），2016，（01）：12+66.

[3]楊東曉.生活中的摩擦力[J].中國高新區，2017，（16）：103-103.

[4]史文珍.淺談摩擦力在日常生活中的作用[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2013，（07）：294-295.