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摩擦力研析
（作者未知） 2010/5/30
【摘要】在日常生活中，人們對(duì)摩擦這種現(xiàn)象并不陌生。由于摩擦力與人的生活息息相關(guān)，所以有關(guān)摩擦力的研究和探索也一直在進(jìn)行著。文章對(duì)常見的干摩擦與濕摩擦進(jìn)行了敘述，描述了他們的基本定義。
【關(guān)鍵詞】干摩擦；濕摩擦；接觸面；高端
摩擦力是物體與物體相接觸時(shí)，在接觸面上產(chǎn)生一種阻止它們相對(duì)滑動(dòng)的作用力。摩擦是一種極為普遍的力學(xué)現(xiàn)象，在人類生活、生產(chǎn)中無處不在。不僅固體與固體的接觸面上有摩擦（這類摩擦稱為干摩擦），就連固體與液體的接觸面或固體與氣體的接觸面上都有摩擦（這兩類摩擦稱為濕摩擦）。在干摩擦中，摩擦力按其性質(zhì)可分為靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力和滾動(dòng)摩擦力三種。不同性質(zhì)的摩擦力，影響其大小的因素亦不相同。
一、干摩擦力
（一）靜摩擦力
只要兩物體之間存在著相對(duì)滑動(dòng)趨勢，就會(huì)出現(xiàn)摩擦力。如果滑動(dòng)趨勢不太強(qiáng)，則由于摩擦力的作用，相對(duì)滑動(dòng)不致真正實(shí)現(xiàn)，這時(shí)的摩擦力稱為靜摩擦力fS�？梢婌o摩擦力產(chǎn)生的原因是因?yàn)槲矬w間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢。而相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢產(chǎn)生的原因是有外力作用，因此，產(chǎn)生靜摩擦力的條件不僅包括接觸面不光滑、有正壓力，還需要有外力作用。靜摩擦力的大小與指向都取決于相對(duì)滑動(dòng)趨勢。既然摩擦力是阻止相對(duì)滑動(dòng)的作用力，靜摩擦力的指向自然與接觸面上相對(duì)滑動(dòng)趨勢的指向相反。兩物體都受靜摩擦力的作用，其指向分別與各該物體在接觸面上的相對(duì)滑動(dòng)趨勢的指向相反。靜摩擦力的大小也取決于相對(duì)滑動(dòng)趨勢，沒有相對(duì)滑動(dòng)趨勢，就沒有靜摩擦力，即摩擦力大小為零；一有相對(duì)滑動(dòng)趨勢，靜摩擦力也隨之出現(xiàn)。在一定條件下，物體之間相對(duì)滑動(dòng)趨勢一定，靜摩擦力就具有與之相應(yīng)的一定的大小，這一大小應(yīng)當(dāng)恰恰足以抵消相對(duì)滑動(dòng)趨勢，使相對(duì)滑動(dòng)不致真正發(fā)生。因此，在具體問題中，靜摩擦力的大小往往不能預(yù)先知道，需要根據(jù)“物體之間并不真正發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)”這一條件從動(dòng)力學(xué)的運(yùn)動(dòng)方程計(jì)算出來。情況一旦變了，物體之間的相對(duì)滑動(dòng)趨勢變了，靜摩擦力的大小也就隨之自動(dòng)調(diào)節(jié)，使相對(duì)滑動(dòng)總是不能真的發(fā)生。但是靜摩擦力的自動(dòng)調(diào)節(jié)并不能無限度地進(jìn)行，其最大限度稱為最大靜摩擦力。在不超出最大靜摩擦力的范圍時(shí)，外力越大，靜摩擦力越大。一旦超出最大靜摩擦力的范圍，物體便開始滑動(dòng)，靜摩擦力轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力。那么最大靜摩擦力與什么有關(guān)呢？實(shí)驗(yàn)查明，最大靜摩擦力fmax與兩物體之間的正壓力N成正比，與接觸面的面積無關(guān)，與接觸面的性質(zhì)有關(guān)（如接觸面的材料、接觸面的粗糙程度等）。即fmax=μSN，其中μS稱為靜摩擦因數(shù)，它取決于接觸面的材料與接觸面的表面狀態(tài)等。實(shí)踐證明fS≤fmax=μSN。
（二）滑動(dòng)摩擦力
當(dāng)外力超出最大靜摩擦力的范圍時(shí)，物體便開始滑動(dòng)，摩擦力繼續(xù)存在，只是靜摩擦力轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力。物體沿著接觸面相對(duì)滑動(dòng)，接觸面上阻止相對(duì)滑動(dòng)的摩擦力稱為滑動(dòng)摩擦力。滑動(dòng)摩擦力的指向自然是與接觸面上相對(duì)滑動(dòng)的指向相反。滑動(dòng)摩擦力的大小隨相對(duì)滑動(dòng)速度而變，相對(duì)滑動(dòng)速度從零逐漸增大，滑動(dòng)摩擦力則相應(yīng)地從最大靜摩擦力fmax=μN(yùn)逐漸減小。通常說滑動(dòng)摩擦小于靜摩擦，將靜止著的物體推動(dòng)比較費(fèi)勁，既以推動(dòng)之后維持勻速運(yùn)動(dòng)則較省力，就是指此而言。但相對(duì)滑動(dòng)速度過分大的時(shí)候，滑動(dòng)摩擦力又急劇增大。我們可以采取控制變量法，通過實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確驗(yàn)證在動(dòng)摩擦因數(shù)一定時(shí)，滑動(dòng)摩擦力的大小正比于接觸面上的正壓力N。但因?yàn)閯?dòng)摩擦因數(shù)較難控制，只粗略驗(yàn)證了在正壓力一定時(shí)，滑動(dòng)摩擦力與動(dòng)摩擦力系數(shù)成正比這一結(jié)論。由此，可得出公式：ｆK＝μN(yùn)，其中μ稱為滑動(dòng)摩擦因數(shù)，它取決于接觸面的材料與接觸面的表面狀態(tài)及相對(duì)滑動(dòng)速度（如圖所示）等。
在一些特殊情況下（例如材料的硬度保持一定，接觸面經(jīng)過一定加工等等），滑動(dòng)摩擦
力幾乎不隨運(yùn)動(dòng)速度而變，并且差不多就等于最大靜摩擦力，即μ=常數(shù)≈μS 當(dāng)外力等于動(dòng)摩擦力時(shí)，物體受力還是平衡的，要使物體運(yùn)動(dòng)，就必須增大外力。
二、濕摩擦力
物體相對(duì)于液體或氣體（稱為流體）而運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿著接觸面上也有阻止相對(duì)滑動(dòng)的摩擦力，這種摩擦力稱為濕摩擦。物體浸沒于液體或氣體中，運(yùn)動(dòng)時(shí)除了受到濕摩擦力外，同時(shí)還有另一種效應(yīng)，即在接觸面上，物體受到液體或氣體的壓力，這壓力的指向垂直于接觸面，而且迎面所受壓力大于背面所受壓力，因而物體所受壓力的總效果也是阻止物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由此而引起的阻力稱為介質(zhì)阻力，并且一般來說，介質(zhì)阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于濕摩擦力。介質(zhì)阻力和濕摩擦力的本質(zhì)完全不同，但在物體相對(duì)于液體或氣體的運(yùn)動(dòng)中，它們起著同樣的作用。一般就將介質(zhì)阻力歸到濕摩擦力中，不去追究它們的本質(zhì)。濕摩擦力不同于干摩擦力，沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)也就沒有濕摩擦力。所以對(duì)于濕摩擦現(xiàn)象，談不上靜摩擦力。既然不存（未完，下一頁）
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