摩擦力

摩擦力与相互摩擦的物体有关，因此物理学中对摩擦力所做出的描述不一般化，也不像对其它的力那么精确。没有摩擦力的话鞋带无法系紧，螺丝钉和钉子无法固定物体。

摩擦力内最大的区分是静摩擦力与其它摩擦力之间的区别。有人认为静摩擦力实际上不应该算作摩擦力。其它的摩擦力都与耗散有关：它使得相互摩擦的物体的相对速度降低，并将机械能转化为热能。

固体表面之间的摩擦力分滑动摩擦、滚动摩擦、静摩擦、滚压摩擦和转动摩擦。在工程技术中人们使用润滑剂来降低摩擦。假如相互摩擦的两个表面被一层液体隔离，那么它们之间可以产生液体摩擦，假如液体的隔离不彻底的话，那么也可能产生混合摩擦。气垫导轨是利用气体摩擦来工作的。润滑剂和气垫导轨的工作原理都是利用“用液体或气体（即流体）摩擦来代替固体摩擦”来工作的。

假如润滑剂、液体或气体沿一个固体表面流动，其流速会受摩擦力的影响而降低。固体表面的构造对这个摩擦力的影响比较小，最主要的是流体的横截面面积。其原因是不仅在流体与固体的交面有摩擦力，流体内部不同的层之间也有内部摩擦，流体离固体表面的距离不同，其流速也不同。

一个相对于一个流体运动的物体受到阻力。这个阻力与它的运动方向相反。在层流的情况下这个阻力与它的速度成比例，在紊流中这个阻力与它的速度的平方成比例。有时一个物体同时受到阻力和摩擦力，比如一辆汽车在运动时既受到空气的阻力也受到其轮胎的滚动摩擦。（摩擦力有时能使物体运动，与阻力不同。）[1]

负摩擦系数

截止到2012，一个单一的研究已经证明的电位为负的摩擦系数，这意味着有效的减少会导致摩擦增加。这有悖于日常生活经验的正常力的增加，提高了摩擦。这是在2012年10月“自然“杂志报道，涉及的摩擦时遇到的原子力显微镜手写笔拖过的石墨烯薄片石墨烯的存在吸附氧。

摩擦系数

摩擦系数（COF），常常用希腊字母μ象征，描述两个物体之间的摩擦的力按压在一起的力的比例。取决于所使用的材料的摩擦系数，例如，冰对钢具有低的摩擦系数，从接近零，大于一。 阿瑟·桑色素介绍的术语和表现出摩擦系数的实用程序。的摩擦系数是一个经验 测量 -它具有被测量实验，并可以不被发现通过计算[引证需要]后者的速度，当然，并不能确定唯一的COF，如果该引脚的直径增加，使摩擦热迅速除去，体温下降，该引脚保持固体和摩擦系数上升到一个“低速”的测试

静摩擦力

摩擦力静摩擦，不相对于彼此移动的两个或

两个以上的固态物体之间的摩擦。例如，
静摩擦，可以防止一个对象从一个倾斜的表面向下滑动。的静摩擦系数，通常表示为μ s，通常比的动摩擦系数。 必须克服静摩擦力作用力前一个对象可以移动。最大可能的两个表面之间的滑动开始之前的摩擦力的静摩擦系数和法向力的商品。当没有滑动发生，摩擦力可以从零到任意值，尝试滑动表面比其他任何力量相对大小相等，方向相反的方向的摩擦力。克服了静摩擦力的力，导致滑动出现。的瞬间滑动时，静摩擦不再适用，然后，调用的两个表面之间的摩擦动摩擦。 的一个例子的静摩擦的力，防止车轮打滑，因为它在地面上滚动。虽然车轮是运动的，在与地面接触的轮胎的修补程序是固定的相对于地面的，所以它是静态的，而不是动摩擦。 静摩擦力的最大值，即将发生的运动时，有时也简称为限制性的摩擦，虽然这个词是不通用的。，它也被称为牵引。

动摩擦

动力学（或动态）摩擦时，会发生两个对象相对于彼此移动，揉在一起（如在地面上的雪橇）。的动摩擦系数通常表示为μ ?，通常是不相同的材料的静摩擦系数比。然而，费曼评论说，“用干燥的金属，这是非常困难的，以发现任何差“。 新的模型开始呈现动摩擦大于静摩擦力。的动力学摩擦现在的理解，在许多情况下，主要通过化学键合引起的表面之间的，而不是互锁凹凸;然而，在其他许多情况下粗糙度的影响占主导地位，例如在橡胶路面摩擦。表面粗糙度和接触面积，但是，确实会影响微型和纳米尺度的物体表面积力量主宰惯性力的动摩擦。

2 起源介绍
摩擦力起源于 两接触面间的附着吸引力由于原子或分子间的电磁吸引力使得 物体有巨观的结构，也是相同的作用力导致于摩擦的存在。原子或分子间必须在很短（几个原子半径间距离）时，其间才有较明显相互吸引的作用力。

两接口必须很接近才会有显著摩擦存在。一般的表面可能看似光滑，可是若以放大镜仔细观察将发现表面 凹凸不平。坑坑洞洞的大小甚至有数百个原子半径。当两接口巨观接触时 ，实际上两接口间只有凸出的部份相接触。

摩擦力体验当正向力增加时 会使得表面稍微变形（更为扁平） 而增加接口间‘实际的接触面积。实际的接触面积’往往只占巨观接触面积很小的比例。大部份仍然相距10-50个原子半径的距离。

当书本平放在桌面时，巨观接触面积大 使得接口间压力较小，而使得实际接触面积比例较小。当书本直立时，巨观接触面积变小 使得接口间压力增大而增加实际接触面积比例。但较小的面

积乘以较大的接触比例 与 较大的面积以较小的接触比例 约略相同。（也就是说微
观 实际接触面积 约略相同）使得摩擦力与 巨观接触面积无关。正向力大小决定‘实际接触面积，而原子间的吸引力 与实际接触面积成正比。因此摩擦力正比于接口间的正向力。实际接触面积也与接口接触表面的性质相关（原子种类与光滑程度等）也就是与摩擦系数相关的因素。

两接触面间相对静止时比相对运动时实际接触面积大。因此静摩擦大于滑动摩擦。滑动的过程会将部份原子由其中一接口留置于另一接口上，如摩擦后留下的痕迹也使得表面更平滑。滚动时就比滑动时容易，因此滚动摩擦又小于 滑动摩擦。

3 发展历史
摩擦力滑动摩擦的经典规则被发现，达·芬奇（1452-1519），在他的笔记本，但仍然未公布。他们重新发现纪尧姆Amontons的（1699）。Amontons摩擦性质的表面的不规则性和所需的力，以提高表面的重量压。这一观点作了进一步的阐述由Belidor（表示粗糙面与球面的凹凸，1737）和欧拉（1750），推导出斜面上重量的静止角，并首次区分静态和动态摩擦。不同的解释提供Desaguliers（1725），展示了强大的凝聚力部队铅球小盘被切断，这之间相互接触，然后带入。 了解摩擦所查尔斯奥古斯丁库仑（1785）的进一步发展。库仑调查对摩擦的影响，四个主要因素：接触，其表面涂层中的材料的性质的表面区域的范围内;正常压力（或负载）的表面保持接触的时间长度（休止时间）。库仑进一步考虑滑动速度，温度和湿度的影响，以决定之间的摩擦力的本质上的不同的解释，已提出。区分静态和动态摩擦库仑摩擦法，虽然这种区别是已经绘制由约翰·安德烈亚斯·冯·Segner在1758年休止时间的影响，解释米森布鲁克（1762）通过考虑纤维材料的表面上，与纤维啮合在一起，这需要一个有限的时间，其中的摩擦增加。 约翰·莱斯利（1766年至1832年）指出，疲软的意见的Amontons和库仑。如果摩擦源于正在制定，为什么不降对面的斜坡上平衡，然后通过连续粗糙斜面的重量吗？张国荣粘连的作用提出由Desaguliers，总体上应该具有相同的倾向加快延缓动议同样持怀疑态度。他认为摩擦应该被看作是一个随时间变化的平坦化的过程中，按下向下的凹凸，这就造成了新的障碍是什么腔前。 亚瑟Morrin（1833）开发的滑动与滚动摩擦的概念。奥斯本雷诺兹（1866年）推导出粘性流动方程。这样就完成了经典的实证模型（静态，动力学和流体摩擦）今天常用的工程。 研究的重点一直是在上个世纪，了解摩擦背后的物理机制。F.菲利普鲍登和

戴维泰伯（1950）表明，在微观水平上，表面之间的接触是一个非常小的部分的表观面积的实际面积。这实际的接触面积，
所造成的“凹凸“（粗糙度）增加压力，解释之间的比例关系法向力和摩擦力。原子力显微镜（1986）的发展，已使科学家们研究在原子尺度的摩擦。[2]

4 摩擦条件
第一：物体间相互接触；

第二：物体间有相互挤压作用；

第三：物体接触面粗糙；

第四：物体间有相对运动趋势或相对运动；

5 主要分类
摩擦力
（1）滑动摩擦：一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦，此时摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。

影响滑动摩擦力大小的因素：压力的大小和接触面的粗糙程度。在接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；在压力大小相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

（2）滚动摩擦：一个物体对在它表面上滚动的物体产生的摩擦，滚动摩擦比滑动摩擦小得多。

（3）静摩擦：一个物体相对于另一个物体来说，有相对运动趋势，但没有相对运动时产生的摩擦，它随外力的变化而变化，当静摩擦力增大到最大静摩擦时，物体就会运动起来。

滑动摩擦

(1)当一个物体在另一个物体表面上滑动时，会受到另一个物体阻碍它滑动的力叫滑动摩擦力。
摩擦力(2)研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关系的实验：实验时为什么要用弹簧秤拉木块做匀速直线运动?这是因为弹簧秤测出的是拉力大小而不是摩擦力大小。当木块做匀速直线运动时,木块水平方向受到的拉力和木板对木块的摩擦力就是一对平衡力。根据二力平衡的条件，拉力大小应和摩擦力大小相等。所以测出了拉力大小也就是测出了摩擦力大小。大量实验表明,滑动摩擦力的大小只跟接触面所受的压力大小、接触面的粗糙程度相关。压力越大，滑动摩擦力越大；接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。

(3)滑动摩擦力是阻碍相互接触物体间相对运动的力，不一定是阻碍物体运动的力。即摩擦力不一定是阻力,它也可能是使物体运动的动力,要清楚阻碍“相对运动”是以相互接触的物体作为参照物的。“物体运动”可能是以其它物体作参照物的。如:生活中，传送带把货物从低处送到高处，就是靠传送带对货物斜向上的摩擦力实现的。

(4)滑动摩擦力大小与物体运动的快慢无关，与物体间接触面积大小无关。

(5)研究实际问题时,为了简化往往采用“理想化”的做法，如某物体放在另一物体的光滑的表面上,这“光滑”就意味着两个物体如果发生相对运动时，它们之间没有摩擦。

(6)滑动摩擦

力的方向总是沿接触面，并且与物体相对运动方向相反。

(7)公式：F=μ×FN FN：正压力（不一定等于施力物体的重力）μ：动摩擦因数(是数值，无单位）

静摩擦
力

若两相互接触且相互挤压，而又相对静止的物体，在外力作用下如只具有相对滑动趋势，而又未发生相对滑动，则它们接触面之间出现的阻碍发生相对滑动的力，谓之“静摩擦力”。

大小：静摩擦力根据外力而变化，但有一个最大值，叫做最大静摩擦力。最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。

方向：跟接触面相切，跟相对运动趋势方向相反。

6 固体摩擦
摩擦力产生固体表面之间的摩擦力的本质有两个：固体表面的分子之间相互的吸引力（胶力）和它们之间的表面粗糙所造成的互相之间的机械咬合。

滑动摩擦力

F = μ*Fn

滑动摩擦力总是比最大静摩擦力要小。它由垂直于摩擦面的压力Fn和滑动摩擦系数μ决定，它与滑动面之间的相对速度和面积无关。摩擦系数由滑动面的物质、粗糙度和（可能存在的）润滑剂所决定。

滚动摩擦力

假如一个物体在一个平面上滚动的话，那么它会受到滚动摩擦。假如滚动的物体与平面之间的摩擦力等于施加于该物体上的其它所有力的合力的话，那么它的运动是一个纯的滚动运动，其中没有滑动的部分。滚动摩擦力，是物体滚动时，接触面一直在变化着，物体所受的摩擦力。它实质上是静摩擦力。接触面愈软，形状变化愈大，则滚动摩擦力就愈大。一般情况下，物体之间的滚动摩擦力远小于滑动摩擦力。在交通运输以及机械制造工业上广泛应用滚动轴承，就是为了减少摩擦力。例如，火车的主动轮的摩擦力是推动火车前进的动力。而被动轮所受之静摩擦则是阻碍火车前进的滚动摩擦力。

滚压摩擦力

假如滚动运动和滑动运动同时存在，那么这种混合摩擦也被称为滚压摩擦。

转动摩擦力

一个球沿其垂直于一个平面的轴转动时所产生的摩擦力被称为转动摩擦，它与转动运动的力矩T有关：

N=frac{T}{F_N}incm

7 内部摩擦
摩擦系数内部摩擦是物质内部的原子或分子相互运动所造成的能量损失。由于外部力作用所造成的不同部位的粒子的加速度的不同可以造成（比如液体）内部的相对运动。内部摩擦的大小与物质的粘性有关。不像固体表面的摩擦那样含糊，内部摩擦可以通过统计力学的方式相当精确地计算出来。在力学中一般人们在计算时尽量省略摩擦所造成的损失，在流体力学中内部摩擦是理论中的一个内在部分，它可以由奈维尔-史托克斯方程式来计算。

流变学是研究复杂的流体（

比如悬浮液或高分子化合物）的学科。在这些液体中的内部摩擦非常复杂，线性的奈维尔-史托克斯方程式不能用来描写它了。

8 增大方法
增大有益摩擦的方法：

（1）增大接触面粗糙程度

（2）增
大压力

（3）化滚动摩擦为滑动摩擦

（4）缠绕

归结为：“有利”摩擦：增大摩擦的方法：增加接触面的粗糙程度；增大压力；使滚动变为滑动。

9 减少方法
摩擦力在工程技术中人们往往通过施加润滑剂的方法来减少摩擦，研究这个问题的科学称为摩擦学，它是机械制造的一个分科学。

减小有害摩擦的方法是：

（1）用滚动代替滑动；（因为滚动摩擦远小于滑动摩擦）

（2）使接触面分离（①加润滑油。②在物体接触面形成一层气垫③磁悬浮）

（3）减小压力

（4）减小物体接触面粗糙程度

固体摩擦：两个固体面互相摩擦。假如两个固体面的材料选择不当或它们之间相互施加的压力非常大的话，那么固体摩擦就会造成磨损。在不使用润滑剂或润滑剂失效的情况下会造成固体摩擦。

混合摩擦：在润滑剂不够或运动的开始会出现混合摩擦。这时摩擦面部分地区会直接接触。混合摩擦造成的磨损比固体摩擦要小。在长时间运行的状态下应该避免混合摩擦，但往往在技术工程中混合摩擦被容忍。

液体摩擦：假如两个运动面之间有一层完整的润滑剂的话，那么它们之间的摩擦是液体摩擦，两个运动面不直接接触。虽然如此通过运动面与润滑剂的分子之间的摩擦依然会有很小的磨损。

归纳为：“有害”摩擦：减小摩擦的方法：减少粗糙面的粗糙程度；减小压力；变滑动为滚动；使物体接触面稍稍分离。[3]

10 其他相关
啮合说

是从15世纪至18世纪，科学家们提出的一种关于摩擦力本质的理论。啮合说认为摩擦是由相互接触的物体表面粗糙不平产生的。两个物体接触挤压时，接触面上很多凹凸部分就相互啮合。如果一个物体沿接触面滑动，两个接触面的凸起部分相互碰撞，产生断裂、磨损，就形成了对运动的阻碍。

粘附说

摩擦力这是继凹凸啮合说之后的一种关于摩擦力本质的理论。最早由英国学者德萨左利厄斯于1734年提出。他认为两个表面抛得很光的金属，摩擦力会增大，可以用两个物体的表面充分接触时，它们的分子引力将增大来解释。

上世纪以来，随着工业和技术的发展，对摩擦理论的研究进一步深入，到上世纪中期，诞生了新的摩擦粘附论。

新的摩擦粘附论认为，两个相互接触的表面，无论做得多么光滑，从原子尺度看，还是粗糙的，有许多微小的凸起，

把这样的两个表面放在一起，微凸起的顶部发生接触，微凸起之外的部分接触面间有10^-8m或更大的间隙。这样，接触的微凸起的顶部承受了接触面上的法向压力。如果这个压力很小，微凸起的顶部发生弹性形变；如果法向压力较大，超过某一数
值（每个凸起上约千分之几牛顿），超过材料的弹性限度，微凸起的顶部便发生塑性形变，被压成平顶，这时互相接触的两个物体之间距离变小到分子（原子）引力发生作用的范围，于是，两个紧压着的接触面上产生了原子性黏合。这时，要使两个彼此接触的表面发生相对滑动，必须对其中的一个表面施加一个切向力，来克服分子（原子）间的引力，剪断实际接触区生成的接点，这就产生了摩擦。

人们通过不断试验和分析计算，发现上述两种理论提出的机理都能产生摩擦，其中粘附理论提的机理比啮合理论更普遍。但在不同的材料上，两种机理的表现有所偏向：金属材料，产生的摩擦以粘附作用为主；而对木材，产生的摩擦以啮合作用为主；实际上，关于摩擦力的本质，目前尚未有定论，仍在深入讨论中。

测量

使用弹簧测力计，用钩子钩上被测物体，在水平桌面上（相对的）进行匀速直线运动，弹簧测力计上的示数即是被测物体的摩擦力的大小（粗略）弹簧的拉力等于摩擦力。加速运动，摩擦力不变。

利用

1.自行车的车闸

2.冰壶运动

3.火柴擦出火的过程

4.滚珠轴承