关于摩擦力的微观解释探讨

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物理学中的摩擦力研究

物理学中的摩擦力研究

物理学中的摩擦力研究摩擦力一直以来都是物理学的重要研究内容之一。

摩擦是指两个物体接触表面之间的阻力,它在我们日常生活中随处可见。

无论是走路、开车、乘坐电梯,都离不开摩擦力的作用。

在物理学中,摩擦力既可以阻碍运动,也可以帮助物体停止运动。

下面我们将从不同角度探讨物理学中的摩擦力研究。

一、研究摩擦力的起源我们常说的摩擦力指的是干摩擦力,即两个物体表面直接接触所产生的摩擦。

摩擦力的产生源于微观尺度上的物质相互作用力。

在固体表面,分子之间的力导致了不同程度的摩擦。

而在液体和气体中,分子间相互滑动所产生的粘滞力也可看作是一种摩擦力。

研究摩擦力的起源,有助于我们更好地理解物体间的互动机制。

二、摩擦力的计算和测量在物理学中,研究者们提出了多种方法来计算和测量摩擦力。

其中最著名的是库仑摩擦模型,它通过推导和实验测量,建立了一种相对较为准确的描述物体间摩擦力的数学模型。

库仑摩擦模型的建立,极大地促进了理论研究和实验测试的发展。

此外,科学家们还通过精确模拟实验和物理测量等手段,对摩擦力进行了详细的研究和验证。

三、摩擦力的影响因素摩擦力的大小并不是固定不变的,它受许多因素的影响。

摩擦力主要受到物体间的压力和表面粗糙度的影响。

实验研究表明,摩擦力随压力的增大而增大,随表面粗糙度的减小而减小。

此外,温度对摩擦力也具有一定的影响。

摩擦力与温度之间的关系是一个复杂的问题,需要进一步深入研究。

四、摩擦力的应用摩擦力在工业和日常生活中有着广泛的应用。

例如,在机械制造中,合适的摩擦力可以保证装配的紧固度和运动的平稳。

同时,摩擦力也在工程设计中发挥重要作用。

例如,在车辆行驶中,适当的车胎与地面之间的摩擦力可以确保行驶的安全性。

同时,摩擦力的研究还有助于改善轮胎的制造,提高汽车的操控性和驾驶舒适性。

总的来说,物理学中的摩擦力研究涉及了多个方面,从摩擦力的起源、计算和测量,到影响因素和应用等。

通过深入研究摩擦力,我们可以更好地理解物体间的相互作用机制,并且为实际应用提供更好的指导。

摩擦力的分析思路及其应用

摩擦力的分析思路及其应用

摩擦力的分析思路及其应用摩擦力是指两个物体之间接触面上的相互作用力。

在分析摩擦力以及其应用时,我们可以从以下几个方面进行思考和研究。

首先,我们可以从摩擦力的基本原理开始分析。

摩擦力的大小与接触面积和表面粗糙度有关,一般来说,接触面积越大,表面越粗糙,摩擦力越大。

此外,摩擦力的大小还和物体之间的压力有关。

根据库仑摩擦定律,摩擦力的大小与物体之间的垂直力有关,当物体之间的垂直力增大时,摩擦力也相应增大。

其次,我们可以研究摩擦力在不同情况下的应用。

摩擦力广泛应用于日常生活和工业生产中的各个领域。

例如,在运动中,摩擦力是不可忽视的因素之一、当我们行走时,脚与地面之间的摩擦力提供了我们行走和跑步的动力。

此外,摩擦力也是车辆行驶的关键因素,车辆轮胎与地面的摩擦力使得车辆能够保持牢固的接触而不滑动。

在工业生产中,摩擦力也有着广泛的应用。

例如,在传送带上运输物品时,传送带的摩擦力可以使物品保持在正确的位置和速度上。

另外,我们还可以研究如何减小或增加摩擦力以及其应用。

在一些情况下,我们希望减小摩擦力,以降低能量损耗或增加运动的效率。

为了减小摩擦力,我们可以采用一些方法,如涂抹润滑剂、改善表面光滑度或减小接触面积等。

例如,在机械设备中使用润滑油可以减小机械零件之间的摩擦,从而减少能量损耗和延长零件寿命。

另一方面,在一些情况下,我们希望增加摩擦力,以确保物体之间的牢固接触或防止滑动。

为了增加摩擦力,我们可以采用一些方法,如增加物体之间的压力、增加接触面积或增加表面粗糙度等。

此外,还可以从宏观和微观的角度来研究摩擦力。

在宏观层面,我们可以观察到摩擦力对物体运动和静止的影响。

而在微观层面,我们可以通过研究物体表面之间的分子间相互作用力来解释摩擦力的本质。

例如,当两个物体接触时,它们表面的分子之间发生相互作用,这些相互作用力导致了摩擦力的产生。

在实际应用中,对摩擦力的分析和研究有助于我们优化设计和改进工艺。

例如,在机械工程中,对摩擦力的分析可以帮助我们设计更有效的传动装置和降低机械零件的磨损。

摩擦力物理实验教案:从微观角度分析摩擦力的本质2

摩擦力物理实验教案:从微观角度分析摩擦力的本质2

摩擦力物理实验教案:从微观角度分析摩擦力的本质2。

一、实验目的通过物理实验,探究摩擦力的本质,理解其产生机理和特性。

二、实验器材实验器材包括:直尺、滑块、弹簧测力计、手动摩擦力计。

三、实验原理摩擦力是由于微观级别上的不规则表面接触而产生的。

在物体接触时,由于表面的不规则性,物体间分布着很多微小的接触点。

在这些接触点上,存在着吸附力和静摩擦力。

当一个物体相对另一个物体运动时,接触点的实际面积会减小,从而使得接触点上的压力增大,静摩擦力也相应地增大。

直到静摩擦力的大小达到了动摩擦力的大小时,物体才会开始运动。

三、实验步骤1.将滑块放在光滑桌面上,然后放置一根直尺在滑块上方。

2.使用弹簧测力计测量滑块受到的静摩擦力大小,记录结果。

3.推动滑块,测量滑块受到的动摩擦力大小,记录结果。

4.使用手动摩擦力计测量桌面的静摩擦系数和动摩擦系数,记录结果。

5.将结果整理成表格,分析实验结果并撰写实验报告。

四、实验结果分析通过弹簧测力计测试静摩擦力和动摩擦力的大小,我们可以发现在物体没有运动的情况下,摩擦力的大小与物体的重力和静摩擦系数成正比。

在物体运动的情况下,动摩擦力的大小与物体的重力和动摩擦系数成正比。

使用手动摩擦力计测量桌面的静摩擦系数和动摩擦系数,我们可以发现静摩擦系数的大小要大于动摩擦系数,这是由于静摩擦力还受到物体重力的作用。

通过实验结果我们可以看出,摩擦力的大小不仅与物体表面的性质有关,而且还与物体间接触点的数量和表面形态相关。

在物体接触时,这些不规则表面会产生吸附力和静摩擦力,从而阻止物体的运动。

五、实验反思通过本次实验的探究,我们可以更深入地理解摩擦力的产生机理和特性。

通过实验结果的分析,我们可以看出摩擦力的大小与物体的表面特性有关,而且还与物体间接触点的数量和表面形态相关。

在运动物体之间的相互接触中,摩擦力的作用是不可忽略的。

在今后的学习生活中,通过类似的物理实验我们可以更好地理解自然规律和物理原理,从而更好地应对现实生活和学习的挑战。

摩擦力使用知识讲解

摩擦力使用知识讲解

摩擦力使用知识讲解摩擦力是物体之间相对运动时产生的一种力,是导致物体受阻和停止的力。

摩擦力的大小与物体之间的接触面积和材料之间的粗糙程度有关。

下面从微观层面和宏观层面来进行摩擦力的科学讲解。

微观层面上,摩擦力的产生是由于物体表面之间的分子间相互作用力。

所有物体的表面都有微小的凸起和凹陷,当两个物体接触时,它们的凸起和凹陷之间发生相互作用。

如果两个物体表面光滑,凸起和凹陷之间的相互作用力非常小,摩擦力也会很小。

而当物体表面粗糙时,凸起和凹陷之间的相互作用力增大,从而产生较大的摩擦力。

具体来说,凸起和凹陷之间的作用力主要有两个,分别是粘着力和牵引力。

粘着力是由于物体表面的分子之间的吸引力产生的,所以有时也称为吸盘力。

牵引力是由于物体表面的凸起与凹陷之间的相互锁合作用力产生的。

当物体相对运动时,这些粘着力和牵引力产生的相对作用力就表现为摩擦力。

摩擦力的大小与两个物体之间的接触面积有关。

如果接触面积较大,那么摩擦力也会相应增大;反之,如果接触面积较小,那么摩擦力也会减小。

这是因为接触面积越大,凸起与凹陷的相互作用力的总和就越大,从而产生较大的摩擦力。

摩擦力还与材料之间的粗糙程度有关。

如果物体表面越粗糙,那么摩擦力也会增大。

因为粗糙的表面更容易产生较大的粘着力和牵引力,从而使摩擦力增大。

相反,如果物体表面比较光滑,那么摩擦力就会相对较小。

在宏观层面上,摩擦力的大小可以通过摩擦系数来描述。

摩擦系数是一个无单位的数值,它表示了两个物体之间的摩擦力与它们之间垂直压力的比值。

摩擦系数越大,摩擦力就越大;摩擦系数越小,摩擦力就越小。

摩擦力的大小还与物体之间的相对运动速度有关。

当物体相对于另一个物体的运动速度增加时,摩擦力一般也会增大。

这是因为随着运动速度的增加,物体表面之间的相互作用力更容易被打破,从而导致摩擦力增大。

此外,摩擦力还有利用价值。

我们生活中常见的很多活动都与摩擦力有关。

例如,行走、驾驶车辆时的摩擦力可以使我们保持平衡和控制方向。

摩擦力摩擦力与物体运动和停止的关系

摩擦力摩擦力与物体运动和停止的关系

摩擦力摩擦力与物体运动和停止的关系摩擦力是我们日常生活中经常接触到的力之一,它对物体的运动和停止起着重要作用。

本文将探讨摩擦力与物体运动和停止之间的关系。

一、摩擦力的定义与特点摩擦力是两个物体相对运动或者有相对运动趋势时产生的一种力。

摩擦力是由于物体表面接触面之间存在不光滑、不均匀的微观形态而产生的。

它的大小与两个物体之间的接触面积以及涉及的物质性质有关,摩擦力的方向与物体的运动方向相反。

二、摩擦力对物体运动的影响1. 静摩擦力与运动摩擦力当物体处于静止状态时,施加在物体上的外力需要克服静摩擦力才能使物体开始运动。

静摩擦力的大小与施加的外力相当,直到达到一个临界值,超过该临界值时物体才会开始运动。

一旦物体开始运动,摩擦力会变为运动摩擦力,它的大小一般小于静摩擦力。

2. 摩擦力与物体的质量和表面粗糙度有关物体的质量越大,摩擦力也会越大。

这是因为质量大的物体会产生较大的压力,从而增加了物体表面微观不光滑的接触面积,进而增加了摩擦力。

物体表面的粗糙度也会影响摩擦力的大小。

表面越光滑的物体之间的接触面积相对较小,摩擦力也较小;相反,表面粗糙的物体之间会有更多的接触点,摩擦力相对较大。

三、利用摩擦力来实现物体的运动和停止1. 利用摩擦力推动物体在日常生活中,我们经常利用摩擦力推动物体。

例如,我们走路时,足底与地面发生摩擦,产生反向的摩擦力,使我们能够推动身体向前运动。

车辆的轮胎与路面之间的摩擦力也使得车辆可以行驶。

2. 利用摩擦力停止物体停车时,汽车司机踩下刹车踏板,摩擦力使车轮与地面产生摩擦,减速并最终停止车辆运动。

同样地,球类运动中,运动员在摩擦力的作用下停止奔跑或滚动。

四、减小摩擦力的方法1. 平滑和润滑物体表面为了减小摩擦力,我们可以采取一些措施来平滑和润滑物体表面。

例如,在机器中采用润滑油剂可以有效地减小机器运动中的摩擦力。

2. 采用滑动和滚动运动相比于滑动摩擦,滚动和滑动摩擦力较小。

所以,在需要减小摩擦力的情况下,我们可以通过改变物体的运动方式,采用滚动或滑动运动。

摩擦力增加的原理

摩擦力增加的原理

摩擦力增加的原理
摩擦力增加的原理是由于两个物体之间的接触表面存在不平整的微观结构,当两个物体相对运动时,这些微观结构会互相摩擦,产生摩擦力。

具体原理可以分为以下几个方面:
1. 法向压力增加:当物体相互接触时,它们之间会产生法向压力。

当两个物体挤压在一起时,法向压力会增加,使得两个物体更加紧密地接触在一起,从而增加摩擦力。

2. 表面粗糙度:即使物体表面看起来很光滑,但在微观层面上,它们的表面仍然是粗糙的。

这些微小的不平均性会使得两个物体之间接触的点更多,从而增加了摩擦力。

3. 分子吸附:当物体表面接触时,分子之间会发生相互吸附的现象,这种吸附现象造成了两个物体之间的相互作用力,从而增加了摩擦力。

4. 物体变形:当物体受到外力作用时,会发生形变。

由于物体的弹性,当外力停止作用时,物体会恢复原状。

这种物体的形变和恢复过程也会造成摩擦力的增加。

总之,摩擦力增加的原理是由于物体接触表面间的不平整结构、分子吸附、法向
压力和物体形变等因素的综合作用。

这些因素导致了摩擦力的产生和增加。

摩擦力的研究

摩擦力的研究

摩擦力的研究摩擦力是我们日常生活中常见的物理现象之一,它在我们的生活和工作中起着重要的作用。

本文将从摩擦力的基本概念、摩擦力的类型、影响摩擦力的因素以及摩擦力的应用等方面进行探讨。

摩擦力是两个物体相对运动或相对静止时产生的一种阻力。

它的存在可使得物体保持静止或减速运动。

在物体接触面上,由于微观不规则性,使得物体之间存在着接触面积的不完全吻合。

当物体相互接触时,接触面上的微观凸凹部分会相互纠缠,从而产生阻碍物体相对运动的摩擦力。

摩擦力的类型可分为静摩擦力和动摩擦力。

静摩擦力是指当两物体相对静止时,所需克服的力量。

当我们尝试把一张桌子上的书推动时,我们会感到抵抗推力的阻力,这就是静摩擦力在起作用。

动摩擦力则是物体相对运动时的阻力,当物体滑动或滚动时,接触面的微观凸起与底物的凹痕因互相纠缠而阻碍着运动。

影响摩擦力的因素有很多,主要包括两个物体间的压力、表面粗糙度以及物体间的相互作用力等。

首先,摩擦力与两个物体间的压力成正比。

压力越大,摩擦力会随之增大。

其次,物体表面的粗糙度也会对摩擦力产生影响。

粗糙的物体表面会使得接触面积增大,从而增加摩擦力。

最后,物体间的相互作用力也会影响摩擦力。

当两个物体之间存在吸附力或静电力时,摩擦力将更加显著。

摩擦力在各个领域都有着广泛的应用。

在机械工程中,摩擦力可用于制动系统的设计,使得机械设备能够安全停止或减速;在运动员运动中,摩擦力是重要的平衡和保持稳定的力量;在物理实验中,摩擦力的研究帮助我们更好地理解物体在不同表面间的相互作用;在日常生活中,我们利用摩擦力行走、写字、使用工具等等。

总结起来,摩擦力是一个普遍存在且不可忽视的物理现象。

我们通过了解摩擦力的基本概念和类型,以及影响摩擦力的因素和应用等方面的研究,可以更好地理解和应用摩擦力。

在未来的研究中,我们可以进一步探索摩擦力的机理,并从中发掘更多的应用领域。

摩擦力产生的微观原因

摩擦力产生的微观原因

摩擦力产生的微观原因
嘿,摩擦力产生是因为表面不光滑呀!就像走路遇到小石子。

你想想,要是地面滑溜溜的,哪来的摩擦力。

我有个朋友做实验,把两个光滑的玻璃片放一起,摩擦力就很小。

分子间的相互作用也有影响呢,哇哦,这很神奇。

这就像两个人手拉手。

有次老师讲,分子间的吸引力会产生摩擦力。

粗糙程度越大,摩擦力越强,嘿,这很明显嘛。

就像走在沙滩上和走在水泥路上。

有个人发现,越粗糙的表面,越难推动东西。

物体间的压力也会让摩擦力变化,哇,这可重要了。

就像你压在弹簧上,弹簧会变形。

有个实验,增加物体间的压力,摩擦力就变大了。

摩擦力还和运动状态有关呢,这可不是小事。

就像跑步和走路感觉不一样。

我认识一个人,研究不同运动状态下的摩擦力。

温度也能影响摩擦力,嘿,这多有意思。

就像热胀冷缩。

有个地方温度高,摩擦力就和平时不一样。

材料不同,摩擦力也不同,哇哦,这谁都知道。

就像木头和铁的感觉不一样。

有次做对比实验,不同材料的摩擦力差别很大。

摩擦力有时候是好事,有时候是坏事,嘿,这得看情况。

就像刀能切菜也能伤人。

有个人利用摩擦力做了个小发明。

总之,摩擦力产生的微观原因很复杂,了解它能让我们更好地利用和控制摩擦力。

摩擦力为什么物体在表面上会产生摩擦

摩擦力为什么物体在表面上会产生摩擦

摩擦力为什么物体在表面上会产生摩擦摩擦力是我们在日常生活中经常遇到的一种力量。

当我们将物体放置在一个平坦的表面上,并试图推动它时,我们会感觉到一种阻力。

这种阻力就是摩擦力。

那么,为什么物体在表面上会产生摩擦呢?本文将从物质微观结构和相互作用的角度来探讨摩擦力的产生原因。

1.物质微观结构和摩擦力物体表面都由原子或者分子组成,而原子和分子之间存在着相互作用力。

在没有外力作用下,原子或分子之间的相互作用力可以达到平衡。

然而,当一个物体被放置在另一个物体的表面上时,它们之间的原子或分子会发生相互作用,这就是物体之间摩擦力产生的基础。

2.表面粗糙度和摩擦力在接触的两个物体表面上,往往存在一些微小的凹凸。

当两个物体接触时,这些凹凸会相互咬合,使得物体之间的接触面积相对减小。

这样一来,单位面积上就会承受较大的压强,原子之间的相互作用力也会增加,从而产生摩擦力。

另外,通过不同力学实验的研究还发现,表面粗糙度对摩擦力也有很大影响。

如果表面足够光滑,原子或分子之间的接触点较少,物体之间的摩擦力比较小;相反,如果表面较为粗糙,接触点较多,摩擦力就会增大。

3.摩擦力的两种类型摩擦力可以分为静摩擦力和动摩擦力。

静摩擦力是物体相对静止时对外力的抵抗力,而动摩擦力则是物体相对运动时对外力的抵抗力。

静摩擦力的大小受到一个很重要的因素控制,即静摩擦系数。

静摩擦系数是一个与物体表面性质密切相关的物理量,它反映了物体间在相对静止状态下的摩擦性能,不同材料具有不同的静摩擦系数。

当外力作用小于静摩擦力时,物体保持相对静止;当外力逐渐增大,当外力与静摩擦力相等时,物体开始运动,此时的摩擦力称为极限摩擦力。

一旦物体开始运动,摩擦力就会变为动摩擦力。

动摩擦力往往小于静摩擦力,这意味着一旦物体相对静止时,我们需要更大的力来推动它。

这是因为动摩擦力的产生涉及到物体表面的微小位移,从而改变了原子或分子之间的相互作用。

4.摩擦力的应用摩擦力在我们的日常生活中起到非常重要的作用。

摩擦力工作原理

摩擦力工作原理

摩擦力工作原理摩擦力是一种常见的力,存在于我们日常生活的各个方面。

当我们推动一辆自行车、走路、写字或打球时,我们都能感受到摩擦力的存在。

摩擦力的工作原理是什么呢?本文将对摩擦力的概念、原因和影响进行探讨。

一、摩擦力的概念摩擦力是指两个物体之间接触表面产生的相互阻碍的力。

当两个物体相对运动或试图相对运动时,它们的表面会产生相互接触,从而产生摩擦力。

摩擦力的大小取决于物体之间的物理性质和表面粗糙程度。

一般来说,表面越粗糙,摩擦力越大。

二、摩擦力的原因摩擦力的产生可以归因于微观表面结构的不规则性。

无论是固体、液体还是气体,物体的表面都有微小的凹凸不平。

当两个物体接触时,这些凹凸不平的部分会产生相互作用力,阻碍物体相对运动。

另外,摩擦力还与两个物体之间的分子间的吸引力有关。

这些吸引力导致了两个物体的表面之间存在一定的接触面积,从而增大了摩擦力的大小。

三、影响摩擦力的因素1. 物体的质量:质量较大的物体通常有更大的摩擦力。

这是因为质量大的物体受到的外力更难以克服摩擦力的阻力。

2. 表面粗糙度:表面越粗糙,摩擦力越大。

这是因为粗糙的表面增加了物体之间的接触面积,从而增加了摩擦力的大小。

3. 物体之间的压力:压力增加会导致接触面积的增加,进而增加摩擦力。

四、摩擦力的应用1. 自动刹车:摩擦力被广泛应用于汽车和其他交通工具的刹车系统中。

当司机踩下刹车踏板时,刹车片与车轮之间的摩擦力会导致车轮减速,从而实现刹车的效果。

2. 纸笔写字:在写字时,手指和纸张之间的摩擦力使得我们可以控制笔的移动,从而实现字迹的产生。

3. 滑雪运动:滑雪板与雪地之间的摩擦力使得滑雪运动成为可能。

滑雪者利用雪地上的摩擦力来控制自己的滑行速度和方向。

五、减小摩擦力的方法1. 润滑剂:通过在物体表面涂抹润滑剂,可以减小表面粗糙度,从而减小摩擦力。

2. 平滑表面:通过磨光或涂覆表面材料,可以使物体表面更加平滑,从而减小摩擦力。

3. 减小接触面积:减小物体接触面积可以减小摩擦力,例如利用滚动替代滑动。

什么是摩擦力

什么是摩擦力

什么是摩擦力摩擦力是指物体之间接触时产生的阻碍相对滑动的力。

在日常生活中,我们都能感受到摩擦力的存在。

当我们行走时,我们的鞋底和地面之间的摩擦力使我们能够保持平衡。

当我们拧开一个瓶盖时,我们的手指和瓶盖之间的摩擦力使我们能够施加足够的力量来打开它。

摩擦力是由接触表面之间的微观不规则性所引起的。

当两个物体接触时,它们表面上的微小凸起会相互穿插,从而形成一个接触面。

由于这个接触面的存在,摩擦力产生了。

摩擦力可以分为静摩擦力和动摩擦力。

静摩擦力是指当物体尝试相对滑动时,接触表面之间产生的阻力。

在这种情况下,只有当施加的力大于或等于静摩擦力时,物体才会开始移动。

一旦物体开始移动,摩擦力就转变为动摩擦力。

动摩擦力是指物体在相对滑动时所经历的力。

它通常比静摩擦力小,使物体能够保持相对滑动的速度。

摩擦力的大小取决于多个因素。

其中一个因素是物体之间的粗糙度。

粗糙的表面会导致更大的摩擦力,因为它们之间的接触面积更大。

另一个因素是施加在物体上的正压力。

较大的正压力会导致较大的摩擦力。

此外,摩擦力还受到物体之间的润滑程度的影响。

润滑剂可以减少物体表面之间的摩擦,从而减小摩擦力。

摩擦力在我们的日常生活中有很多应用。

例如,在运动中,摩擦力能够提供足够的牵引力,使我们能够在地面上行走或跑步。

车辆的刹车系统依赖于摩擦力来减慢车辆的速度。

另外,在建筑工程中,摩擦力可以使建筑物的结构得到稳定,防止滑动或倾覆。

总而言之,摩擦力是一种阻碍物体相对滑动的力。

它是由接触表面之间的微观不规则性所引起的。

摩擦力可以分为静摩擦力和动摩擦力,并且取决于物体表面的粗糙度、施加在物体上的正压力以及润滑程度。

摩擦力在我们的日常生活中有广泛的应用,从行走到机械运作,都离不开它的存在。

无论我们意识到与否,摩擦力都在我们周围发挥着重要的作用。

摩擦力是由微观粒子间相互作用引起的

摩擦力是由微观粒子间相互作用引起的

摩擦力是由微观粒子间相互作用引起的摩擦力是我们日常生活中常常遇到的一种力。

当我们走路时,摩擦力使我们能够在地面上保持平衡。

当我们开车时,摩擦力使车辆能够牢固地与路面接触,从而行驶和制动。

然而,你是否曾想过摩擦力是如何产生的呢?事实上,摩擦力是由微观粒子间相互作用引起的,并受到多种因素的影响。

摩擦力产生的根本原因是物体表面的不规则性。

即使在我们看似光滑的物体表面上,也存在着微小的凹凸不平。

当两个物体之间发生相对运动时,这些不规则的凹凸之间会产生相互作用力,从而形成摩擦力。

这种相互作用力可以分为两种类型:粘合力和滑动摩擦力。

粘合力是摩擦力的一种常见形式。

当两个物体表面接触时,它们之间的粒子开始产生相互作用。

这些微观粒子之间的吸引力使得物体表面相互粘合,从而形成了摩擦力。

例如,当你试图将两块木板分离时,你会感受到一定的阻力,这就是粘合力的表现。

粘合力的大小取决于物体之间的接触面积和其它特性,如材料的粘性和表面的粗糙度。

另一种类型的摩擦力是滑动摩擦力。

滑动摩擦力是当两个物体相对滑动时产生的,其原理与粘合力有所不同。

在滑动摩擦力中,物体表面的微观凹凸之间不仅仅产生吸引力,还会产生一种相互阻碍的力。

这种阻碍力使得两个物体之间产生相对运动时需要克服一定的阻力。

我们可以通过减小两个物体表面之间的压力或增加物体表面的光滑度来降低滑动摩擦力。

例如,在滑冰时,冰刀与冰面之间只有微弱的滑动摩擦力,这是因为冰面的光滑度很高。

除了上述两种类型的摩擦力,还有一些因素会影响摩擦力的大小。

首先是压力。

当两个物体之间的压力增加时,相互作用力也随之增加,从而导致摩擦力的增加。

这就是为什么在尝试移动重物时,我们需要更大的力量。

其次是物体的材料和表面粗糙度。

不同材料和不同表面粗糙度的物体之间的摩擦力会有所差异。

通常情况下,粗糙的表面之间的摩擦力更大。

最后是相对速度。

当两个物体相对运动的速度增大时,摩擦力也会增加。

摩擦力在许多方面都有着重要的应用。

关于摩擦学的思考-概述说明以及解释

关于摩擦学的思考-概述说明以及解释

关于摩擦学的思考-概述说明以及解释1.引言1.1 概述摩擦学是研究固体物体之间相对运动时发生的摩擦现象的科学领域。

摩擦作为一种普遍存在的现象,对于各个行业和领域都有着重要的影响。

摩擦学的研究旨在深入理解摩擦现象的机理、性质和影响因素,以便应用于实际工程和技术问题的解决。

在日常生活中,我们经常会遇到摩擦现象。

无论是步行时脚与地面的摩擦、车辆行驶时轮胎与路面的摩擦,还是开门时手与门把手的摩擦,都与摩擦学密切相关。

除了在日常生活中的应用,摩擦学还在许多其他领域发挥着重要作用,如机械工程、汽车工业、航空航天以及材料科学等。

摩擦学的基本原理是摩擦力的产生和作用。

摩擦力是由于接触物体表面微观不平整度,使得物体间存在着相互作用力而产生的。

摩擦力的大小和性质取决于物体表面的粗糙程度、压力、两物体间的相对运动速度等因素。

摩擦学的研究对于优化设计、减少能源损耗、提高机械系统的效率等具有重要意义。

同时,随着科学技术的不断进步,摩擦学的应用领域也在不断扩展。

例如,在纳米技术领域,摩擦学的研究成果可以应用于微纳机械装置的设计和制造,从而为纳米器件的性能提升提供支持。

本文将探讨摩擦学的基本原理、实际应用中的重要性,并展望摩擦学未来的发展方向。

通过深入的思考和研究,我们可以更好地理解摩擦现象,并利用其特性来改进工程设计和解决实际问题。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以包含以下内容:在文章结构部分,我们将介绍本文的组织和章节安排。

整篇文章主要分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分将提供一个总体概述,介绍摩擦学的基本概念和相关背景知识,同时阐述本文的目的和重要性。

正文部分将拓展对摩擦学的内容进行详细的阐述。

首先,我们会给出对摩擦学的定义,并介绍其背景和起源,以帮助读者更好地理解该学科领域的重要性。

然后,我们将深入探讨摩擦学的基本原理,包括摩擦力的定义、摩擦系数的计算方法、摩擦力对物体运动的影响等。

结论部分将对摩擦学在实际应用中的重要性进行总结和归纳。

拜尔力摩擦定律-概述说明以及解释

拜尔力摩擦定律-概述说明以及解释

拜尔力摩擦定律-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分内容:拜尔力摩擦定律是力学领域中的一项基本定律,它描述了两个物体相对运动时所产生的摩擦力的大小与两物体间的正压力之间的关系。

摩擦力是物体相对运动时由于接触面之间的微小不规则形状所引起的阻力,它是由于相互接触物体间的分子间相互作用力所导致的结果。

拜尔力摩擦定律是由德国科学家约翰·海因里希·拜尔于19世纪初提出的,他观察到了物体相互接触时形成的摩擦力与正压力之间的关系。

根据拜尔力摩擦定律,摩擦力与正压力之间的比例关系是一个常数,称为摩擦系数。

在实际应用中,拜尔力摩擦定律被广泛运用于各个领域,例如车辆工程、机械制造、工业生产等。

通过了解摩擦力与正压力之间的关系,我们可以更好地设计和优化各类设备和机械系统,提高运行效率和安全性。

本文将从拜尔力摩擦定律的定义、原理和应用方面进行介绍和探讨。

通过对该定律的深入理解,我们可以更好地应用它于实际问题中,进一步推动科学技术的发展。

同时,文章还会对拜尔力摩擦定律的重要性进行总结,并对其未来的研究和应用进行展望。

通过本文的学习,读者将能够加深对拜尔力摩擦定律的理解和应用,并为相关领域的研究和实践提供借鉴和启示。

文章结构部分的内容如下:1.2 文章结构本文将按照以下结构进行阐述拜尔力摩擦定律的相关内容:1. 引言:在引言部分,将概述本文所涉及的主题,即拜尔力摩擦定律,并介绍其意义和应用背景。

2. 正文:正文将详细解释和探讨拜尔力摩擦定律的定义、原理和应用。

在2.1部分,将给出对拜尔力摩擦定律的定义,阐明其基本概念和表达方式。

在2.2部分,将揭示拜尔力摩擦定律的原理,包括描述其背后的物理规律和探讨其适用范围。

在2.3部分,将列举和讨论拜尔力摩擦定律在不同领域和实际问题中的应用案例,展示其重要性和实用价值。

3. 结论:结论部分将对本文所讨论的内容进行总结。

在3.1部分,将强调拜尔力摩擦定律的重要性和实际应用,总结其在科学研究和工程实践中的意义。

摩擦速率增强和速率减弱微观机理

摩擦速率增强和速率减弱微观机理

摩擦速率增强和速率减弱微观机理摩擦速率增强和速率减弱的微观机理,听起来有点拗口对吧?不过别急,我们慢慢聊,保证让你听了之后不仅能明白,还能心里一亮,觉得这东西原来这么有趣。

首先你得知道,摩擦这个东西,虽然我们天天都能遇到,但你一问起它到底是怎么发生的,怎么控制的,很多人都一头雾水。

它就像我们脚底踩的地板,平时觉得它稳稳当当的,可是你要仔细研究,底下可是另有乾坤。

摩擦到底是咋回事?想象一下你在桌面上拖个书本,你一开始是不是觉得滑动不顺畅?好像被什么东西挡住了。

这个“挡住”的感觉就是摩擦力。

它是啥?就是两个物体接触时,微小的凹凸不平相互作用,产生的那股抗拒力。

你拖书本时,摩擦力会让书本不容易滑动。

我们日常生活中能感觉到的摩擦,几乎无时无刻不在影响我们的行动。

你看看咱们走路,不滑倒的秘密就在于鞋底跟地面之间的摩擦力;车子能刹车,靠的也是刹车盘和车轮之间的摩擦力。

摩擦的强弱,直接影响到我们的效率和安全。

说到摩擦速率增强或者减弱,大家可能会想,哎,这不是只是把摩擦大点小点就行了吗?简单的背后藏着复杂的微观机理。

摩擦速率增强,往往意味着摩擦力的增大。

你可以把这个过程想象成两块粗糙的石板互相摩擦。

它们表面不平,很多小凸起互相卡住,摩擦力自然大。

如果你用力再大点,摩擦力也会跟着增加,拖得更吃力,甚至可能发热,温度一高,东西就会变形或者磨损。

这就引出了一个有趣的现象:摩擦速率一增强,热量就会积聚。

你有没有注意过,摩擦的地方常常会发热?这不仅仅是因为摩擦力大,还因为物体表面上的微小接触点在相对运动中产生了热能。

你可能没注意到,但当你用力去推一辆车,它没动,车胎和地面之间的摩擦力就把你的力转化成了热,这也是为什么刹车时车轮会热得冒烟。

可话说回来,有些时候我们可不希望摩擦力这么大,尤其是当摩擦速率增大时带来的副作用,比如热量积累、物体磨损加剧等等。

为了让摩擦速率减弱,人们采取了各种办法。

比如你可以在物体表面加润滑剂,给它加点“油”,这样那些原本互相磨擦的凸起就能滑过去了。

摩擦力的微观解释

摩擦力的微观解释

摩擦力的微观解释今天咱来聊聊摩擦力这玩意儿,从微观的角度好好说道说道。

咱先想想啊,平时生活中到处都有摩擦力。

走路的时候,要是没有摩擦力,那咱可就跟在冰面上似的,根本走不稳。

拿东西的时候,要是没有摩擦力,东西就会从手里滑出去。

那这摩擦力到底是咋来的呢?从微观的角度来看,这里面可有着不少门道呢。

咱都知道,所有的物质都是由原子、分子这些小不点儿组成的。

当两个物体的表面接触的时候,看起来是平平的,但实际上在微观世界里,那可一点都不平整。

就像一片崎岖的山地一样。

这些表面上的小凸起和小凹陷,在两个物体接触的时候就会相互作用。

比如说,当你把一块橡皮放在桌子上的时候,橡皮表面的那些小颗粒和桌子表面的小颗粒就会挨在一起。

这时候,如果要移动橡皮,就需要克服这些小颗粒之间的相互作用力。

这种相互作用力就是摩擦力的一个重要来源。

从分子的角度来看呢,分子之间也存在着一种吸引力,叫做范德华力。

当两个物体的表面非常接近的时候,分子之间的范德华力就会起作用。

这种力会让两个物体的表面紧紧地粘在一起,就像有胶水在粘着一样。

要把它们分开,就需要用力,这也是摩擦力的一部分。

而且啊,不同的材料之间摩擦力也不一样。

比如说,木头和金属接触的时候,摩擦力可能就比较小。

但是如果是橡胶和水泥地面接触,摩擦力就会大很多。

这是因为不同的材料表面的结构和性质都不一样。

有些材料表面比较光滑,小凸起和小凹陷比较少,所以摩擦力就小。

而有些材料表面比较粗糙,小凸起和小凹陷很多,摩擦力就大。

还有啊,摩擦力的大小还和压力有关系。

你想想,如果你把一个很重的箱子放在地上,要推动它就会比推动一个轻的箱子费劲得多。

这是因为压力越大,两个物体表面的接触就越紧密,分子之间的相互作用力和表面的小凸起小凹陷之间的相互作用就会更强,所以摩擦力就会更大。

摩擦力还和速度有点关系呢。

一般来说,速度越快,摩擦力可能会稍微大一点。

这是因为在高速运动的时候,分子之间的相互作用和表面的碰撞会更加频繁,所以摩擦力也会有所增加。

摩擦力产生的原因

摩擦力产生的原因

摩擦力是我们在日常生活中经常遇到的一种力,它是物体之间相互接触时产生的一种阻碍相对运动的力。

摩擦力的产生原因复杂多样,下面将从几个方面进行阐述。

首先,摩擦力的产生与物体表面的微观结构有关。

当两个物体接触时,它们的表面并非完全光滑,而是存在微小的凹凸不平。

这些凹凸不平的表面在接触时,会相互咬合,使得物体之间的接触面积增大。

这种咬合作用使得物体之间的相互作用力增强,从而产生摩擦力。

同时,当两个物体表面相互接触时,原子或分子之间的距离减小,相互作用力增强,这也是摩擦力产生的原因之一。

其次,摩擦力的产生与物体之间的压力有关。

当两个物体接触时,它们之间会产生一定的压力。

压力越大,物体表面的凹凸部分之间的咬合作用越强,从而使得摩擦力增大。

此外,压力还会使得物体表面的凹凸部分产生弹塑性形变,进一步增大接触面积,使得摩擦力增大。

第三,摩擦力的产生与物体表面的材料性质有关。

不同材料的表面性质不同,导致摩擦力的大小也会有所不同。

一般来说,硬度较高的材料之间产生的摩擦力较大,而硬度较低的材料之间产生的摩擦力较小。

此外,材料表面的粗糙程度也会影响摩擦力的大小。

粗糙度越高,摩擦力越大。

第四,摩擦力的产生与物体之间的相对运动有关。

当两个物体之间存在相对运动时,摩擦力会阻碍这种相对运动。

摩擦力的大小与相对运动的速度有关,速度越快,摩擦力越大。

此外,摩擦力的大小还与物体之间的相对运动趋势有关。

当两个物体之间存在相对运动趋势时,摩擦力会阻碍这种趋势,从而产生摩擦力。

第五,摩擦力的产生与润滑条件有关。

在润滑条件下,摩擦力会减小。

这是因为润滑剂可以在物体表面形成一层薄膜,减少物体表面之间的直接接触,从而降低摩擦力。

润滑剂的种类、粘度和压力等因素都会影响摩擦力的大小。

最后,摩擦力的产生还与温度有关。

当温度升高时,物体表面的原子或分子运动加剧,相互作用力减弱,从而使得摩擦力减小。

此外,温度升高还会使得物体表面的材料发生软化,降低摩擦系数,进一步减小摩擦力。

摩擦力应用的原理

摩擦力应用的原理

摩擦力应用的原理1. 摩擦力的定义摩擦力是指两个物体接触时阻碍其相对运动的力。

2. 摩擦力的原理摩擦力的产生是基于一些微观物理现象,主要包括以下三个方面的原理:2.1 表面粗糙度当两个物体接触时,它们实际上是由不规则的表面粗糙度相互接触的。

这些不规则的接触点之间存在着微小的凹凸,因而会产生摩擦力。

表面越粗糙,接触点越多,摩擦力越大。

2.2 分子间力物体表面的原子和分子之间存在着吸引力和排斥力。

当两个物体接触时,它们的分子之间会发生作用,形成分子间力。

这种分子间力使得两个物体之间产生接触,并抵抗它们的相对运动,从而产生摩擦力。

2.3 吸附力吸附力是指物体表面吸附其他物质时所产生的力。

当两个物体接触时,它们之间可能存在吸附现象,这会增加物体间的摩擦力。

3. 摩擦力的应用摩擦力在日常生活中有许多重要的应用,下面列举了几个常见的例子:3.1 让车辆正常行驶在汽车和其他交通工具中,摩擦力是保证车轮与地面之间有足够牢固的附着力,使车辆能够正常行驶的关键。

车轮与地面之间的摩擦力使得车辆能够在加速、制动和转弯时保持稳定。

3.2 刹车系统刹车系统中的摩擦力被用来减慢或停止车辆的运动。

当踩下刹车踏板时,刹车片会与刹车盘接触,产生摩擦力,将车辆减速或停止。

刹车片和刹车盘之间的摩擦力大小直接影响到刹车的效果。

3.3 鞋底与地面的摩擦力鞋底与地面之间的摩擦力使得人们在行走时能够保持平衡。

如果鞋底与地面之间的摩擦力太小,人们容易滑倒。

因此,在制作鞋子时,设计师会选择具有良好摩擦性能的材料。

3.4 螺丝拧紧在机械领域,螺丝的拧紧通常使用到摩擦力。

通过将螺丝加以一定的摩擦力,可以确保螺丝紧固在所需位置,而不会松动。

3.5 拖拉机拉动物体农业中的拖拉机常常需要拉动重型物体,例如农机具、货物等。

拖拉机的排档系统利用摩擦力来传递动力,使得拖拉机能够拉动这些物体。

4. 总结摩擦力是一种阻碍物体相对运动的力,其产生基于微观物理现象,包括表面粗糙度、分子间力和吸附力。

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关于摩擦力的微观解释探讨秦杰黎昌金(内江师范学院工程技术学院四川内江641100)摘要:探究摩擦力的几个理论,以摩擦分子机械论出发,以微观角度为突破口建立合适的微观模型;重新梳理了微观摩擦力。

关键词:摩擦力;分之间作用力;库仑力;电磁理论;摩擦分子机械论;中图分类号:文献标识码:文章编号:引言简单来说两个物体在实际接触相对运动或存在相对运动一个物体对另一个物体所为摩擦力.同时我们知道没有绝对光滑的物体,而且我们了解到物质是由分子组成的,另外,我们也知道,分子由原子组成,原子由原子核和核外电子组成.根据原子理论,通常情况下,原子核所带的质子数与核外电子数相等,电子分布的质量中心与原子核重合,弧立的原子呈中性.中性原子直径大约为10·-15m。

但是当另一个原子向中性原子接近时,最外层电子之间首先发生电磁相互作用,电子分布中心由于受外力产生微小位移,偏离原子核,从而形成复杂的场的叠加.表现为吸引或排斥.据上分析我们可以推理,当两个物体互相挤压时,在实际接触的凸部顶端原子互相靠近,表面层的电荷分布发生畸变,总体看原子靠近的平均间距r>r0(10·-15m)原子间的合力表现为吸引,该引力就是我们通常说的物体间的粘附作用.当物体处于平衡状态时引力与原子间的斥力等大而反向,斥力在宏观上表现为一个物体对另一个物体的正压力.现在我们对其中一物体施加一个横向力.那么在它们实际接触面即接点处,必将受到剪切,原子间有呈分离的趋势.原子间在切线方向即物体相对运动趋势的反方向形成阻碍物体作相对运动的力,这个力就是摩擦力.外加的横向力增大,则接点处的切向力随之增大,宏观上表现为静摩擦力增大,要使两个物体之一间相对滑动,则必须克服原子间的引力一一拉开些粘连点,摩擦力的最大值可以认为是拉开粘连点(接点)时的力.迄今为止人们已经认到,从宇宙天体到基本粒子,存在有四种基本的相互作用:引力作用、电磁作用、强作用、弱作用.按照作用距离的长短不同,可以把以上四种力分为长程力和短程力两种.强作用的距离短至10·-15m左右才发生,核力是强作用,当r<r。

时,核力比库仑力增加得更迅速,表现为斥力.在摩擦现象中,在微观接触面上,由于污染膜存在等原因(有的接点处,污染膜受压破裂使物体基体直接接触),原子平均间距大于10·-15m(引力有效作用距离大于斥力的有效作用距离)带电的原子之间的相互作用主要表现为电磁性的弓}力或斥力.所以摩擦力实质上是一种短程电力,它的基点仍是库仑力.1滑动摩擦力产生条件的问题关于摩擦力产生的条件,在现今高中物理教学和许多教学辅导书中都普遍存在如下观点,那就是产生摩擦力必须同时具备四个条件: (1)两物体相接触; (2)接触面粗糙; (3)物体间存在相互挤压,即有正压力(或称弹力)存在,N≠0); (4)有相对运动(或相对运动的趋势)。

并明确指出存在下列情形:那就是两个相接触的物体即使接触面粗糙和有相对运动存在(或相对运动的趋势),也即同时满足条件(1)(2)和(4)也不会产生滑动摩擦力,因为它们间没有正压力[1]。

一个经典的例证如图1所示:一物体A沿不光滑墙壁下滑,由于它们之间没有相互挤压,所以物体和墙壁之间不存在摩擦力,物体将做自由落体运动[2]。

这种看法是时下高中物理教学和习题训练中关于摩擦力分析的一个极为普遍和典型的实例,为绝大多数教师和学生接受和认可。

但笔者却认为上述的分析和例证值得商榷的。

根据: f=μN (1此公式虽然很明确地反映了摩擦力的大小与接触物间的正压力N(或弹力)是成正比的,但这并不意味着必须在摩擦力产生的条件中应将其作为一个不可缺少的因素单列。

究其原因就在于,上述有关摩擦力产生的四个条件中,条件(4)包含了条件(3),即:相接触的两物体间若接触面不光滑,当发生相对运动(或相对运动的趋势)时,必然会发生相互挤压,产生正压力(或弹力),因此再将条件(3)单独列为摩擦力产生的必备条件之一就显得重复和不必要,当然为了说明在摩擦力产生中一定有着接触物间的相互挤压而特别强调该问题是完全可以的,但是却不能因此将其作为滑动摩擦力产生的必备条件和其他三个条件相并列。

更不能在此基础上还得出下列结论:相接触的两物体间虽然接触面粗糙并且发生了相对运动(或相对运动的趋势)却因为相互间不发生挤压,而不产生摩擦现象。

那么为什么我们说条件(3)呢?下面我们就从摩擦力产生的微观机制来予以分析:就摩擦力的实质来讲,摩擦力是属于电磁力的范畴。

尽管由于摩擦的复杂性,现阶段我们还没有对摩擦做出完美的解释,但从现代摩擦学理论来讲,摩擦作用的微观机制源于组成物体的分子和原子间的相互作用,这一点早已得到物理学界的公认。

按照目前普遍认可的一种摩擦理论认为:相接触物体的真正接触面积是属于原子尺度的,只有很少的点真正相接触,这一接触面积只占总的几何接触面积的一个极其微小的部分,而摩擦力却正是源于原子接触的这些区域内原子之间的相互作用力。

[3]同时由于原子接触面积占几何接触面积的比例,正比于法向力(正压力)除以几何接触面积。

因此当法向力增大一倍,原子接触面积也增大一倍,摩擦力便增大一倍,这就是摩擦力的大小正比于正压力,而与接触物的几何接触面积无关的原因所在[4]。

但实际上无论多么光滑的表面,在显微镜下观察却是凹凸不平,使得相互接触的物体实际上是彼此镶嵌的,欲使两者沿接触面相对运动,就需超越此类相互的阻隔,这种超越既可能不破坏表面的凸起,发生轻微的上下跳跃,也可能使凸起断裂[5],因此当两块打磨得非常光滑的金属放在一起的时候,由于大量分子处于原子尺度的接触因而产生了强烈的相互吸引,从而造成它们之间存在非常大的摩擦作用。

所以我们所说的光滑表面指的是一种理想模型,并非等同于表面打磨得非常光滑的物体。

从上面摩擦力产生机制的分析中,我们不难得出下列结论:当表面粗糙的一物体沿另一物体表面滑动(或有相对运动的趋势)时,物体间相接触的点和彼此镶嵌的凸起之间必然会发生相互挤压和阻隔,产生阻碍相对运动(或相对运动的趋势)的力即摩擦力。

因而笔者认为在摩擦力产生的必备条件中不需要再列入(3)。

至于在物体A沿竖直墙壁下滑的例子中,笔者认为是存在摩擦力的,尽管这个力很小,可以忽略,但却存在的。

因为A物体是沿竖直墙壁下滑(也就是物体A在整个下滑中一直是和墙壁相接触的),由于不是光滑表面,总会有一部分点彼此接触和镶嵌,也即存在原子尺度的接触面,虽然由于没有外加压力,这一接触面事实上极其微小,但确存在,否则就不能认为A是沿墙壁下滑的,当然由于正压力很小,所以滑动摩擦力很小而已。

由此可见如果不忽略摩擦,物体A就不可能沿竖直墙壁做自由落体运动。

而另一种情形是A的确是沿竖直方向做自由落体运动,但肯定不是沿墙壁滑下,而只是紧邻墙壁却并未接触。

1.2 库仑定律的产生人们对摩擦的研究比实际应用晚的多,欧洲文艺复兴时期,达.芬奇第一个对固体摩擦进行了实验研究,于1509年提出了理论,指出了摩擦力与法向压力成正比.法国工程师阿蒙顿利用光学透视镜研磨工具,实测了摩擦力与法向力之间的关系,于1699年进一步弄清了固体摩擦定律.著名物理学家库仑对滑动摩擦、滚动摩擦都做过精心的实验,发展了阿蒙顿的成果,于1785年完成了现在所称的古典摩擦定律———库仑摩擦定律,简称库仑定律.1.3 库仑定律的内容该定律将摩擦的性质概括如下:(1)摩擦力的方向总是与接触面相对运动速度的方向相反,其大小与接触物体间的法向压力成正比,即F=fN式中F———摩擦力;N———法向载荷;f———摩擦系数;(2)摩擦力与表面接触面积无关(3)摩擦系数的大小取决于接触两物体表面的材料性质,与滑动速度和载荷大小无关(4)静摩擦系数大于动摩擦系数2 库仑定律局限性分析经过几百年的发展,现代摩擦学已经发现了库仑定律存在着很大的局限性,尤其是当今微观摩擦学———纳米摩擦学的发展,从深层次揭示了该定律的局限性.2.1 现代摩擦研究中,发现的库仑定律局限性(1)对于极硬材料(如金刚石)或极软材料(如某些聚合物材料),摩擦力与法向载荷并不是呈线形关系.可见,f并不是固定不变的.(2)对于具有一定屈服极限的材料,如钢铁,摩擦力与名义接触面积的大小无关,但是对于弹性材料(如橡胶)和粘弹性材料(如某些聚合物)摩擦力与表面接触面积的大小存在一定关系;对于很洁净、很光滑的表面,或承受载荷很大时,由于接触面出现的分子(原子)吸引力,使摩擦力随着接触面积的增大而增大.(3)对于多数材料而言,摩擦系数的大小与滑动速度有关,随着滑动速度增高,摩擦系数会逐渐减小,两者之间还随载荷的大小而不同.(4)对于粘弹性材料,静摩擦不一定总是大于动摩擦力,有时却是小于动摩擦力.2.2 对现代摩擦学中摩擦系数的研究中,发现的库仑定律局限性现代摩擦学的研究中,发现摩擦系数不是固定不变,而是受多种因素影响:(1)材料性质对摩擦系数的影响金属材料的摩擦系数,随配对材料的性质不同而异.一般情况下,相同金属或互溶性较大金属的摩擦副,其摩擦系数较大;反之,摩擦系数较小.但也有极少数金属例外.(2)载荷对摩擦系数的影响载荷对摩擦系数的影响与真实接触面积的大小有关.一般情况下,摩擦系数随载荷增大而降低,然后逐渐趋于稳定.静摩擦系数的大小,还与两表面在载荷作用下静止接触持续时间长短有关,持续时间越长,静摩擦系数越大.(3)滑动速度对摩擦系数的影响许多研究学者对此都进行了深入的探讨,并得了各自不同的计算公式,但其结果很不一致.滑动速度对摩擦系数的影响,在很大程度上与表面温度密切相关.由摩擦引起的发热使表面局部温度升高,使表面性质发生变化.但是他们的研究成果都显示,随着滑动速度的增大,摩擦系数减小.(4)温度对摩擦系数的影响实验证明,许多金属及其化合物随着周围介质温度的升高,摩擦系数先慢慢降低,随后又急剧上升.但在压力加工情况下,摩擦系数却随温度的升高而增大.(5)表面粗糙度对摩擦系数的影响根据现在的实验,表面粗糙度的影响取决于实际接触处的变形特征.对于弹性或弹塑性接触的干摩擦,摩擦系数随表面粗糙度的增大而降低,当达到最小值后,又会逐渐升高,但对于在塑性接触情况下,摩擦系数却是随着表面粗糙度的增大而不断增大,只是不呈线形变化.(6)表面膜对摩擦系数的影响金属表面通常都有一层氧化膜或吸附气体膜或污染膜覆盖着.实验表明,这些表面膜对摩擦性质的影响十分明显,会使摩擦系数降低.以上各种因素对摩擦的影响,都不是孤立的,而是彼此之间相互联系的,这充分说明了库仑定律存在着局限性.2.3 当今的微观摩擦学———纳米摩擦学研究中,发现的库仑定律局限性(1)微观摩擦系数远远小于宏观摩擦系数Bhushan和Koinkar分别采用球———盘实验机和摩擦力显微镜FFM,对材料的宏观摩擦系数和微观摩擦系数进行了对比实验.结果发现,微观摩擦系数远远小于宏观摩擦系数;当载荷增大时,微观、宏观摩擦系数都显著增加;他们还进一步推断,在轻载荷作用下,微小面积的滑动表面具有实现极低摩擦和零摩擦的可能性.(2)微观摩擦中,具有明显的各向异性特征材料的滑动摩擦力与晶格方向密切相关,具有明显的各向异性特征.对于石墨材料,沿(0001)平面滑动具有最低的摩擦力.(3)电场对摩擦的影响也十分显著日本东京都立科技大学的山本好夫等人根据金属干摩擦表面之间自生电势的极性和大小,通过外加电压控制可使2种材料的摩擦系数平均降低10%~20%,最高可降低64%;哈尔滨工大的翟文杰等通过实验,发现合理的外加电压可使摩擦系数降低12%~26%.微观摩擦学的研究,充分说明了库仑定律存在着应用的局限性.相信,随着研究的不断深入,还会发现物体表面摩擦的许多崭新成果.参考文献[1]全永昕主编.工程摩擦学[M].浙江:浙江大学出版社,1994,11.[2]温诗铸著.纳米摩擦学[M].北京:清华大学出版社,2001,5.[3]陈燕生主编.摩擦学基础[M].北京:北京航空航天大学出版社,1991,1.[4]黄淑清,聂宜如,申先甲.热学教程(第二版)[M].北京:高等教育出版社, 1994: 104-107.[5]HerbertGoldstein,Charles P Poole.ClassicalMechanics(3rdEdition).AddisonWesley/Pearson, 2005.[6]秦允豪.普通物理学教程·热学(第二版)[M].北京:高等教育出版社, 2004.[7]赵凯华,罗蔚茵.新概念物理教程热学(第2版)(面向21世纪)[M].北京:高等教育出版社, 1998.[8]常树人.热学[M].天津:南开大学出版社, 2001.[9]刘玉鑫.热学[M].北京:北京大学出版社, 2001.Induction heating principle and radiation calculationQin jie Li ChangjinKeywords:。

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