我對(duì)摩擦力的研究
【提要】
本文對(duì)摩擦力的類型，定義，摩擦力的大小，摩擦力的計(jì)算方法，產(chǎn)生摩擦力的條件進(jìn)行了敘述。
【關(guān)鍵詞】
摩擦力；定義；計(jì)算
【引言】
在現(xiàn)在的世界里，摩擦力無(wú)處不在。但是你們又有多少研究呢？筆者對(duì)此做了研究。下面展示筆者對(duì)此做的研究成果。
【摩擦力】
(1)定義：兩個(gè)互相接觸的物體，當(dāng)它們要發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)。就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這種力就叫做摩擦力。
(2)物體之間產(chǎn)生摩擦力必須要具備以下三個(gè)條件：
第一，物體間相互接觸、擠壓
第二，物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)
第三，物體間接觸面是粗糙的
【滑動(dòng)摩擦力】
(1)定義：當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦叫滑動(dòng)摩擦力。（2)大量實(shí)驗(yàn)表明，滑動(dòng)摩擦力的大小只跟壓力大小、接觸面的粗糙程度相關(guān)。壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大；接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大。
(3)滑動(dòng)摩擦力是阻礙相互接觸物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，不一定是阻礙物體運(yùn)動(dòng)的力。即摩擦力不一定是阻力，它也可能是使物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，要清楚阻礙“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”是以相互接觸的物體作為參照物的。“物體運(yùn)動(dòng)”可能是以其它物體作參照物的。如：實(shí)驗(yàn)中在木塊上放一個(gè)砝碼，用彈簧秤拉木塊作勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，砝碼是由于受到木塊對(duì)它的靜摩擦力才隨木塊一道由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)的。具體情況是：當(dāng)木塊受到拉力由靜止向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，砝碼相對(duì)于木塊要向后滑動(dòng)，木塊就給砝碼一個(gè)阻礙它向后滑動(dòng)的摩擦力，這個(gè)摩擦力的方向是向前的。所以砝碼相對(duì)于木塊沒(méi)有滑動(dòng)，這時(shí)的摩擦力就是靜摩擦力。
(4)滑動(dòng)摩擦力大小與物體運(yùn)動(dòng)的快慢無(wú)關(guān)，與物體間接觸面積大小無(wú)關(guān)。
(5)研究實(shí)際問(wèn)題時(shí)，為了簡(jiǎn)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(gè)物體如果發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們之間沒(méi)有摩擦。
【靜摩擦力】
(1)靜摩擦力：當(dāng)物體與另一物體沿接觸面的切線方向運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，在兩物體的接觸面之間有阻礙它們相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用力，這個(gè)力叫摩擦力。若兩相互接觸，而又相對(duì)靜止的物體，在外力作用下如只具有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)，而又未發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則它們接觸面之間出現(xiàn)的阻礙發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的力，謂之“靜摩擦力”。
�。�2)靜摩擦力的產(chǎn)生條件：
①接觸面是粗糙的；
②兩個(gè)物體互相接觸且相互間有擠壓；
③物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。
(3)靜摩擦力的方向：
�、俜较颍焊佑|面相切，并且跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反。所謂的相對(duì)，是以施加摩擦力的施力物體為參考系的。
�、谙鄬�(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向的判定：假設(shè)接觸面光滑沒(méi)有摩擦力，看物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向，由此判定相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向
(4)靜摩擦力的大小：
�、僮畲箪o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(yùn)動(dòng)所需要的最小外力。
②靜摩擦力的大小不是一個(gè)定值，靜摩擦力隨實(shí)際情況而變，大小在零和最大靜摩擦力fm之間。其數(shù)值可由物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)確定。
靜摩擦力是很常見(jiàn)的。例如，拿在手中的瓶子、毛筆不會(huì)滑落，就是靜摩擦力作用的結(jié)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(chǎn)技術(shù)中的應(yīng)用也很多。例如，皮帶運(yùn)輸機(jī)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(dòng)摩擦】
一物體在另一物體表面作無(wú)滑動(dòng)的滾動(dòng)或有滾動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，由于兩物體在接觸部分受壓發(fā)生形變而產(chǎn)生的對(duì)滾動(dòng)的阻礙作用，叫“滾動(dòng)摩擦”。
【摩擦力的計(jì)算】
計(jì)算摩擦力可用公式f=μn計(jì)算，式中的μ是摩擦系數(shù)，n是對(duì)表面的壓力
【摩擦力的大小】
決定摩擦力的大小有兩個(gè)因素：
(1)接觸面的粗糙程度.
(2)表面受到的壓力大小
【關(guān)于摩擦的本質(zhì)】
(1)凹凸嚙合說(shuō).是從15世紀(jì)至18世紀(jì)，科學(xué)家們提出的一種關(guān)于摩擦本質(zhì)的理論，嚙合說(shuō)認(rèn)為摩擦是由于互相接觸的物體表面粗糙不平產(chǎn)生的.兩個(gè)物體接觸擠壓時(shí)，接觸面上很多凹凸部分就相互嚙合.如果一個(gè)物體沿接觸面滑動(dòng)，兩個(gè)接觸面的凸起部分相碰撞，產(chǎn)生斷裂、摩損，就形成了對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻礙.
�。�2)粘附說(shuō).這是繼凹凸嚙合說(shuō)之后的一種關(guān)于摩擦本質(zhì)的理論.最早由英國(guó)學(xué)者德薩左利厄斯于1734年提出，他認(rèn)為兩個(gè)表面拋得很光的金屬，摩擦?xí)龃螅梢杂脙蓚�(gè)物體的表面充分接觸時(shí)它們的分子引力將增大來(lái)解釋.
上世紀(jì)以來(lái)，隨著工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展，對(duì)摩擦理論的研究進(jìn)一步深入，到上世紀(jì)中期，誕生了新的摩擦粘附論.
新的摩擦粘附論認(rèn)為，兩個(gè)互相接觸的表面，無(wú)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(gè)表面放在一起，微凸起的頂部發(fā)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(gè)壓力很小，微凸起的頂部發(fā)生彈性形變；如果法向壓力較大，超過(guò)某一數(shù)值（每個(gè)凸起上約千分之幾牛頓），超過(guò)材料的彈性限度，微凸起的頂部便發(fā)生塑性形變，被壓成平頂，這時(shí)互相接觸的兩個(gè)物體之間距離變小到分子（原子）引力發(fā)生作用的范圍，于是，兩個(gè)緊壓著的接觸面上產(chǎn)生了原子性粘合.這時(shí)要使兩個(gè)彼比接觸的表面發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，必須對(duì)其中的一個(gè)表面施加一個(gè)切向力，來(lái)克服分子（原子）間的引力，剪斷實(shí)際接觸區(qū)生成的接點(diǎn)，這就產(chǎn)生了摩擦.
人們通過(guò)不斷實(shí)驗(yàn)和分析計(jì)算，發(fā)現(xiàn)上述兩種理論提出的機(jī)理都能產(chǎn)生摩擦，其中粘附理論提出的機(jī)理比嚙合理論更普遍.但在不同的材料上，兩種機(jī)理的表現(xiàn)有所偏向：對(duì)金屬材料，產(chǎn)生的摩擦以粘附作用為主，而對(duì)木材，產(chǎn)生的摩擦以嚙合作用為主.實(shí)際上，關(guān)于摩擦力的本質(zhì)，目前尚未有定論，仍在深入探討之中.
【結(jié)論】
摩擦力有三種，滑動(dòng)摩擦力；靜摩擦力；滾動(dòng)摩擦力。計(jì)算公式f=μn，μ=摩擦系數(shù)，n=對(duì)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(zhì)。
【致謝】
筆者的爸爸和媽媽。
【參考文獻(xiàn)】
淄博市張店七中初一：柏皓