我對摩擦力的研究

　　【提要】

　　本文對摩擦力的類型，定義，摩擦力的大小，摩擦力的計算方法，產生摩擦力的條件進行了敘述。

　　【關鍵詞】

　　摩擦力；定義；計算

　　【引言】

　　在現在的世界里，摩擦力無處不在。但是你們又有多少研究呢？筆者對此做了研究。下面展示筆者對此做的研究成果。

　　【摩擦力】

　　(1)定義：兩個互相接觸的物體，當它們要發生或已經發生相對運動時。就會在接觸面上產生一種阻礙相對運動的力，這種力就叫做摩擦力。

　　(2)物體之間產生摩擦力必須要具備以下三個條件：

　　第一，物體間相互接觸、擠壓

　　第二，物體間有相對運動趨勢或相對運動

　　第三，物體間接觸面是粗糙的

　　【滑動摩擦力】

　　(1)定義：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力。（2)大量實驗表明，滑動摩擦力的大小只跟壓力大小、接觸面的粗糙程度相關。壓力越大，滑動摩擦力越大；接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。

　　(3)滑動摩擦力是阻礙相互接觸物體間相對運動的力，不一定是阻礙物體運動的力。即摩擦力不一定是阻力，它也可能是使物體運動的動力，要清楚阻礙“相對運動”是以相互接觸的物體作為參照物的。“物體運動”可能是以其它物體作參照物的。如：實驗中在木塊上放一個砝碼，用彈簧秤拉木塊作勻速直線運動時，砝碼是由于受到木塊對它的靜摩擦力才隨木塊一道由靜止變為運動的。具體情況是：當木塊受到拉力由靜止向前運動時，砝碼相對于木塊要向后滑動，木塊就給砝碼一個阻礙它向后滑動的摩擦力，這個摩擦力的方向是向前的。所以砝碼相對于木塊沒有滑動，這時的摩擦力就是靜摩擦力。

　　(4)滑動摩擦力大小與物體運動的快慢無關，與物體間接觸面積大小無關。

　　(5)研究實際問題時，為了簡化往往采用“理想化”的做法，如某物體放在另一物體的光滑的表面上，這“光滑”就意味著兩個物體如果發生相對運動時，它們之間沒有摩擦。

　　【靜摩擦力】

　　(1)靜摩擦力：當物體與另一物體沿接觸面的切線方向運動或有相對運動的趨勢時，在兩物體的接觸面之間有阻礙它們相對運動的作用力，這個力叫摩擦力。若兩相互接觸，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”。

　　（2)靜摩擦力的產生條件：

　　①接觸面是粗糙的；

　　②兩個物體互相接觸且相互間有擠壓；

　　③物體間有相對運動的趨勢。

　　(3)靜摩擦力的方向：

　　①方向：跟接觸面相切，并且跟物體相對運動趨勢方向相反。所謂的相對，是以施加摩擦力的施力物體為參考系的。

　　②相對運動趨勢的方向的判定：假設接觸面光滑沒有摩擦力，看物體的相對運動方向，由此判定相對運動趨勢的方向

　　(4)靜摩擦力的大小：

　　①最大靜摩擦力：靜摩擦力存在最大值，稱為最大靜摩擦力。它等于使物體剛要運動所需要的最小外力。

　　②靜摩擦力的大小不是一個定值，靜摩擦力隨實際情況而變，大小在零和最大靜摩擦力fm之間。其數值可由物體的運動狀態確定。

　　靜摩擦力是很常見的。例如，拿在手中的瓶子、毛筆不會滑落，就是靜摩擦力作用的結果。能把線織成布，把布縫制成衣服，也是靠紗線之間的靜摩擦力的作用。靜摩擦力在生產技術中的應用也很多。例如，皮帶運輸機是靠貨物和傳送皮帶之間的靜摩擦力把貨物送往別處。

　　【滾動摩擦】

　　一物體在另一物體表面作無滑動的滾動或有滾動的趨勢時，由于兩物體在接觸部分受壓發生形變而產生的對滾動的阻礙作用，叫“滾動摩擦”。

　　【摩擦力的計算】

　　計算摩擦力可用公式f=μn計算，式中的μ是摩擦系數，n是對表面的壓力

　　【摩擦力的大小】

　　決定摩擦力的大小有兩個因素：

　　(1)接觸面的粗糙程度.

　　(2)表面受到的壓力大小

　　【關于摩擦的本質】

　　(1)凹凸嚙合說.是從15世紀至18世紀，科學家們提出的一種關于摩擦本質的理論，嚙合說認為摩擦是由于互相接觸的物體表面粗糙不平產生的.兩個物體接觸擠壓時，接觸面上很多凹凸部分就相互嚙合.如果一個物體沿接觸面滑動，兩個接觸面的凸起部分相碰撞，產生斷裂、摩損，就形成了對運動的阻礙.

　　（2)粘附說.這是繼凹凸嚙合說之后的一種關于摩擦本質的理論.最早由英國學者德薩左利厄斯于1734年提出，他認為兩個表面拋得很光的金屬，摩擦會增大，可以用兩個物體的表面充分接觸時它們的分子引力將增大來解釋.

　　上世紀以來，隨著工業和技術的發展，對摩擦理論的研究進一步深入，到上世紀中期，誕生了新的摩擦粘附論.

　　新的摩擦粘附論認為，兩個互相接觸的表面，無論做得多么光滑，從原子尺度看還是粗糙的，有許多微小的凸起，把這樣的兩個表面放在一起，微凸起的頂部發生接觸，微凸起之外的部分接觸面間有10-8m或更大的間隙.這樣，接觸的微凸起的頂部承受了接觸面上的法向壓力.如果這個壓力很小，微凸起的頂部發生彈性形變；如果法向壓力較大，超過某一數值（每個凸起上約千分之幾牛頓），超過材料的彈性限度，微凸起的頂部便發生塑性形變，被壓成平頂，這時互相接觸的兩個物體之間距離變小到分子（原子）引力發生作用的范圍，于是，兩個緊壓著的接觸面上產生了原子性粘合.這時要使兩個彼比接觸的表面發生相對滑動，必須對其中的一個表面施加一個切向力，來克服分子（原子）間的引力，剪斷實際接觸區生成的接點，這就產生了摩擦.

　　人們通過不斷實驗和分析計算，發現上述兩種理論提出的機理都能產生摩擦，其中粘附理論提出的機理比嚙合理論更普遍.但在不同的材料上，兩種機理的表現有所偏向：對金屬材料，產生的摩擦以粘附作用為主，而對木材，產生的摩擦以嚙合作用為主.實際上，關于摩擦力的本質，目前尚未有定論，仍在深入探討之中.

　　【結論】

　　摩擦力有三種，滑動摩擦力；靜摩擦力；滾動摩擦力。計算公式f=μn，μ=摩擦系數，n=對表面的壓力。摩擦力的大小(1)接觸面的粗糙程度（2)表面受到的壓力大小。還有摩擦力的本質。

　　【致謝】

　　筆者的爸爸和媽媽。

　　【參考文獻】

　　淄博市張店七中初一：柏皓