摩擦力淺析——世界須要摩擦力

大家好，這篇文章主要介紹摩擦力。內容簡單，幾乎不涉及公式。

讓我們從什麼是摩擦力講起。

阻礙表面相互接觸的物體的相對運動趨勢的力叫做摩擦力。摩擦力本質上是電磁力。電磁力是4種基本力中的其中一種力，除了摩擦力以外，彈力也屬於電磁力。

摩擦力，通常是用來描述固體表面之間的相互作用。對於固體與流體（液體和氣體）之間則用的是阻力來描述，比如空氣阻力。不過有時候我們也需要考慮固體和液體之間的摩擦力，比如機械齒輪之間的潤滑油。其實流體內部也還存在摩擦力，這個就不詳細討論了。

在宏觀世界中，只有電磁力和引力才能顯示作用。宏觀物體是由數量眾多的分子（這里所說的分子，包括原子及離子）構成的集合體，宏觀物體間的相互作用，除了引力以外，都是分子與分子之間的電磁相互作用。

摩擦力可分為靜摩擦力、滑動摩擦力和滾動摩擦力。其中靜摩擦力與其他兩種力不同，滑動摩擦力與滾動摩擦力都是耗散的，會降低物體間的相對運動速度，並將機械能轉化為熱能。

兩個物體只要有接觸，並有相對運動趨勢就存在靜摩擦力，當靜摩擦力超過一定臨界值時，就會變靜為動，此時這個值被稱之為最大靜摩擦力。靜摩擦力是有益的，與人類生活密切相關。如果沒有靜摩擦力，鞋帶會系不緊，水杯也拿不穩，釘子將不能固定物體，我們將會寸步難行。

兩個相互滑動的物體，不僅與相互接觸時施加的壓力有關，還與物體表面的粗糙程度有關。通常物體的表面越光滑，相對運動時物體所受到的滑動摩擦力也就越小。

不過也有例外，當有些材料表面變得非常光滑時，滑動摩擦力反而會增大。這是因為，當物體相互接觸的表面變光滑了，接觸面積也就變大了，物體與物體挨得更緊密，這反而使分子間的引力作用增強，摩擦力也就因此變大了。

世界上並不存在絕對光滑的平面。即使兩塊磨得非常光滑的金屬，從微觀角度來看，也是粗糙的。因為物體都是由一個一個的分子黏合而成的，放大了看，物體表面也都是凹凸不平的。

從宏觀上來看，摩擦力正是在分子黏附（偏向於光滑的表面）和凹凸嚙合（偏向於粗糙的表面）的共同作用下產生的。

在同樣的條件下，滾動摩擦力要比滑動摩擦力小很多，正是因為這個原因，汽車的輪子都做成圓形的。當然圓形的輪子還在於其能夠保持穩定性。在古埃及建造金字塔的那個時候，還沒有現代化的設備，他們就是利用滾木來搬運上噸重的巖石的。可見古人很早就知道滾動相比滑動來說更省力，只是還不知道其背後的真正原因。

一些書上說，當物體滾動時，物體的接觸面一直在變化，物體所受到的摩擦力實際上是靜摩擦力。實際上滾動摩擦力和靜摩擦力還是有區別的。

在相同的條件下，不同的材料，具有不同的摩擦系數。除了接觸面的材料不同以外，一般來說，物體越堅硬，表面越粗糙，相互接觸時的壓力越大，摩擦力也就越大。從客觀上考慮，摩擦力還與物體接觸面積的大小有一點關係。摩擦力的大小與接觸面相對運動的快慢無關。

其實，物體與物體之間並不存在真正的接觸。當你握住心愛人的手時，大腦告訴你，你的手接觸到了他的手。事實上你真的接觸到了他嗎？答案是並沒有。原因在於分子與分子之間存在斥力和引力，看似密不透風的牆，實際上都是由分子在電磁力的作用下形成的。物體間的相互接觸，從微觀角度來看，實際上就是分子間發生了相互作用。

總結

摩擦力有友好的一面，也有不好的一面。要看具體的應用場景，是需要增大摩擦力，還是減小摩擦力。比如，各種機械設備就需要添加潤滑油來減少磨損；而人的鞋子或者輪胎就需要增大摩擦力，為此我們還專門設計了各種樣式的紋路；我們剎車時用到的就是摩擦力。

總之一句話，這個世界需要摩擦力。

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