摩擦力的研究及应用

艾尼万·吾斯曼

【摘 要】摩擦力是高中物理一种很常用的力，分为静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力三种，其中滚动摩擦力高中物理中暂不讨论。

【关键词】摩擦力 静摩擦力 最大静摩擦力 滑动摩擦力

研究背景：

摩擦力提供给你前进的加速度，当你启动的时候，你给地面一个推力，然后由于作用力與反作用力，地面给你一个摩擦力，然后你才能前进，所以，摩擦力与你的加速度运动方向一致。传送带靠静摩擦力把货物送到高处。当你匀速行驶的时候，动摩擦力也是向前的。当你加速行驶的时候，动摩擦力也是向前的，加速度方向为正。

摩擦力定义：

两个相互接触的物体，当他们相对滑动，或有相对滑动趋势时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫做摩擦力。

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”。静摩擦力随外力的改变而改变，但最大静摩擦力是一定的，它的值大于滑动摩擦力。两物体实际发生的静摩擦力F在0最大静摩擦力之间Fmax，即0<≤Fmax

滑动摩擦力，即当物体在另一物体的表面沿接触面的切线方向有相对运动时，在两物体的接触面之间会产生阻碍它们相对运动的作用力，这个力叫滑动摩擦力。f=μFN

其中为动摩擦因数，它的数值分相互接触的两个物体的材料有关、接触面的情况有关。

有关因素猜想：

冬天路上结冰后，人在冰面上不易行走，摩擦力是否与接触面粗糙程度有关？

1.汽车启动时，下坡路，水平路和上坡路感觉发动机所用的动力不同，是否摩擦力与斜面有关？

2.冬天路上结冰后，人在冰面上不易行走，摩擦力是否与接触面粗糙程度有关？

3.自行车刹车时，用的力越大，刹车越快，摩擦力是否与压力的大小有关？

4.汽车启动时与行驶时的动力不同，是否与摩擦力有关？

验证过程：

1.通过查阅资料可知：汽车在水平路面和斜面上启动时所需动力不同是因为重力的关系，重力的方向总是竖直向下的，所以同一汽车在水平路面和斜面所受压力不同，摩擦力也不同。但同一汽车在相同的坡路上向上、向下启动所受摩擦力相同，之所以不同路面所需动力不同，是由于有重力的影响。汽车斜面静止状态时，f=G1=mgsinθ，上下运动时，FN=G2=mgsinθ；f=μFN；f=μmgcosθ

2.结冰后接触面变光滑，鞋与地面的摩擦减小，人不易行走，所以摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。

3.急刹车时我们会用很大的力来强行停车，这就是增大了压力，同时增大了摩擦力，所以，摩擦力的大小与压力有关。当你刹车的时候，是由于你停止施力的时候，由于受动摩擦力的原因，所以你所受合力方向为你运动方向的反方向，所以加速度为负。这个时候动摩擦力与加速度方向一致，为你行驶方向的反方向。

4.通过和司机调查发现，汽车启动时比行驶时所用的动力大，因为汽车启动时要克服最大静摩擦力，需要使用的动力更大。

摩擦力的应用：

摩擦力是一个重要的力，它在社会生产生活中有着广泛的应用，如人们行走时在光滑的地面上行走非常困难，这是因为接触面摩擦太小的缘故，汽车上坡打滑时，在路面上撒些粗石子或垫上稻草，汽车就能顺利前进，这是靠增大粗糙程度而增大摩擦力，鞋底做成各种各样花纹也是增大接触面的粗糙程度而增大摩擦，滑冰运动员穿的滑冰鞋安装滚珠是变滑动摩擦为滚动摩擦，从而减少摩擦而增大滑行速度，各类机器中加润滑是为了减少齿轮间的摩擦，保证机器的良好运行。可见，人类的生产生活实际都和摩擦力有关。

如果没有摩擦力：

如果有天没有了摩擦力，当我们睡醒时就无法从床上爬起来，无论怎么努力都起不来；如果没有了摩擦力，我们根本就无法去吃饭，因为手与筷子间没有摩擦力，怎么样也不能把筷子拿在手上，连吃饭都不能吃；如果没有摩擦力，人们都无法正常行走，走一步摔一下，或者走得想飞一样快，怎么都停不下来，那时大概要趴在地上走路比较好。总之，如果生活中真的没有了摩擦力，那么结果一定非常可怕，甚至连人类都不能生存在世界上。

如果没有摩擦力，那我们就不能好好上课了。如果没有摩擦力，教室里的桌子和椅子都不能被做出来，因为钉子与木头间没有摩擦力，也就无法把桌子和椅子钉起来，桌子和椅子都会散开；老师也不能在黑板上写东西，因为粉笔和黑板间没有了摩擦力，粉笔只能在黑板上滑动，但留不下痕迹。只好面对面的说，连书本和讲学稿都不能拿起来，因为手与书本和讲学稿没有了摩擦力。没有了摩擦力，我们都无法上课了，可见摩擦力是很重要的。