生活中的摩擦力分析

張嘉敏

摘 要：摩擦力作為重要的物理現象在生活中無處不在。摩擦力帶給人們生活的影響有利有弊，要根據具體情況采取措施增加或者減少摩擦力，以便利用好摩擦力。本文以生活中“墩布問題”的摩擦力為例，分析了摩擦力的實際情況，揭示了生活現象背后的物理原理。

關鍵詞：生活；摩擦力；物理

在人們的生活中，凡是發生物體接觸的地方都會出現摩擦力。例如用力推放在地面上的一個箱子，沒有推動；足球踢出去后會慢慢停下來……這些都是摩擦力作用的結果。對生活中的摩擦力進行分析，不僅可以用物理學科知識解釋生活現象，還能夠促使人們利用摩擦力解決生活中遇得到的問題。

一、生活中的摩擦力

（一）摩擦力的利與弊

摩擦是普遍存在于生活中的一種力學現象。當一種物體沿著另一種物體接觸面的切線方向運動或者出現相對運動趨勢的時候，接觸面就會產生阻礙運動的作用力，這就是摩擦力。摩擦力的種類一般有三種，分別是滑動摩擦力、滾動摩擦力和靜摩擦力。摩擦力無處不在的存在于我們的生活中，那么摩擦力對于人們的生活而言有哪些利弊呢？

一方面，因為摩擦力能夠對人們生活帶來便利，有時候需要增加摩擦力。例如人們走路要穩當，鞋底和地面之間就必須有足夠的摩擦。所以在設計鞋底的時候就要會通過花紋的凸凹效果增加摩擦力；而汽車輪胎上的花紋設計目的也是一樣的，就是為了增加摩擦力，防止在雨天、雪天因為路滑無法及時剎車帶來的安全隱患。為了實現特殊天氣中汽車行車安全，除了輪胎自身增加摩擦力的設計外，還會采取在路上撒煤渣、在車上掛防滑鏈等措施，增加剎車摩擦力。

另一方面，有時候摩擦力能夠困擾人們的生活，要盡力減少摩擦力。例如據有關數據顯示，汽車運行中為了克服摩擦，消耗的功率在20%左右，飛機發動機10%的功率也是用來克服摩擦力。因為當前汽車保有量和飛機使用量不斷增加，摩擦力帶來的能源浪費和設備零件磨損也是一個可觀的數據，所以減少這方面的摩擦力損耗也是一個重要課題，需要攻克。

（二）失去摩擦力的生活設想

既然摩擦力對于人們的生活來說有利有弊，那么生活中沒有摩擦力會出現什么情況呢？

首先，從“衣”方面來看，如果沒有摩擦力，不僅上衣、褲子穿不上，而且扣子、皮帶也無法扣住。穿鞋子、戴帽子也會遇到同樣的情況。

其次，從“食”方面來看，離開了摩擦力的情況也是難以想象的。沒有摩擦力，勺子、鏟子就無法使用，蔬菜也無法被炒熟。即便是有了直接可以食用的事物，也會出現放不到嘴里的情況。從飲食后人體排泄來看，也不會被吸收而直接外排。

第三，從“行”的方面來看，沒有摩擦力是哪里也去不了的，甚至無法站立。開車出行更是不可能的，沒有摩擦力的汽車是無法停靠的。無論是步行上下樓還是通過電梯上下樓，離開了摩擦力都不會實現。愛美的女士們也無法化妝后出行，因為化妝品根本附著不到臉上。

第四，從“住”的方面來看，離開了摩擦力，拿起被子已經成為不可能，也沒法蓋上被子。而且床也不能固定在地面上，頭也無法放在枕頭上。要坐下來的想法也不會實現，因為桌子、椅子也會因為沒有摩擦力而散架。

但是，沒有摩擦力也會帶來一些好處，例如衣服上不會沾上灰塵、牙縫里不會塞進菜渣等。所以說對于摩擦力存在的意義要客觀評價，而且要趨利避害，利用好摩擦力。

二、基于生活中“墩布問題”的摩擦力分析

墩布是人們在生活中經常用的物品。在使用中有時候會出現無論怎么用力都無法使墩布移動的現象，這就是“墩布問題”。關于這一問題可以用物理原理進行摩擦力分析。

（一）圖解分析法

根據圖1的墩布墩地面模型進行受力分析，得到墩布的受力分析模型圖（圖2）。

F表示人使用墩布的作用力，方向是沿著墩布桿向下的，FG表示的是墩布的重力，地面對墩布頭的支撐力用FN表示，墩布頭和地面之間產生的摩擦力用Ff表示，這時候就會發現其實墩布頭在工作過程中受到了四個力，還不能直接利用“三力平衡”圖示法進行分析。所以要根據摩擦力概念和計算公式，對圖2中的四個力進行摩擦系數計算，得出公式（1）

由此可見，無論是圖解分析法還是解析分析法，最終得出的結論都具有相同性。這也啟示我們，如果對生活中存在的現實問題進行科學簡化后，就可以利用物理原理進行分析，探究出隱藏在現象背后的物理本質。

參考文獻：

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