小狐狸皮皮的物理世界
2021-01-18曹远强
曹远强
认识摩擦力
歇了一段时间后，几个小伙伴又开始练武，狐狸爷爷也开始活动筋骨。小狐狸皮皮正踢着腿，忽然，他脚下一滑摔倒了。大家连忙跑过去看，原来皮皮活动的地方有一些沙砾，脚踩上去，沙砾一滚，于是他就滑倒了。
“哎呀，都怪我，没有把地扫干净。”小熊说。
皮皮摇了摇手，说：“没事儿，没事儿。”
“狐狸爷爷，为什么平地上有沙砾容易让人滑倒呢？”小狗汪汪问。
狐狸爷爷说：“这些沙砾使脚和地面之间的摩擦变成了滚动摩擦，滚动摩擦的力很小，因此皮皮就滑倒了。”
皮皮问道：“爷爷，这些沙砾是不是像小轮子，就跟我的轮滑鞋下面的小轮子一样？”
小熊和小狗这才发现，皮皮每只鞋的下面都嵌着三个小轮子。
小狗汪汪说：“摩擦力？狐狸爷爷，您又说了一个新的力。摩擦力有什么特点呢？您给我们讲一讲吧！”
小熊说：“汪汪，没想到你这么好学，我可要向你学习啊！”
狐狸爷爷说：“两个物体互相接触，当它们相对滑动，或有相对滑动的趋势时，在接触面上会产生一种阻碍它们相对运动的力，这种力就叫摩擦力。”
小熊听得有点儿糊涂，不好意思地说道：“新名词太多了，什么相对运动，什么趋势，我听得头都大了！”
小狗汪汪安慰他说：“小熊，别着急，慢慢就懂了。”
静摩擦和滑动摩擦
狐狸爷爷解释说：“相对运动就是以对方为参照物，有位置的改变。譬如这个石锁，把它放在水平地面上，它与水平地面之间只有压力，没有摩擦力。为什么呢？因为它和地面之间没有发生相对运动，也没有发生相对运动的趋势。现在给它一个水平的推力，但是没有推动它，这时候石锁相
对于地面有了向前运动的趋势，因此石锁受到了地面给它的摩擦力，摩擦力阻碍它向前运动。这种摩擦力叫静摩擦力。”
狐狸爷爷接着说：“来，小熊，你用力推动这个石锁。”
“好！”小熊爽快地答应了，伸手一推，石锁向前运动了。
“这次有了相对运动，石锁和地面之间产生了摩擦力，这种摩擦力叫滑动摩擦力。滑动摩擦力的大小与什么因素有关呢？皮皮、汪汪，你们两个用力压住石锁，小熊，你再推推看。”
皮皮和汪汪一边一个用力压住石锁，小熊在水平方向上推石锁，这次居然没推动。最后，小熊用尽全身的力气才把石锁推动了一点点。
“小熊，这次推石锁费力多了吧？”狐狸爷爷问小熊。
“是的，这次阻力好大呀！”
“这就说明影响滑动摩擦力大小的第一个因素是压力的大小。在两个物体接触面的粗糙程度一定的情况下，物体间的压力越大，产生的滑动摩擦力就越大。”狐狸爷爷说。
“皮皮、汪汪，你们也推一下石锁，看看能不能推动。”狐狸爷爷接着说。
“好嘞！”皮皮和小狗汪汪全力向前推石锁，刚刚能推动。
“另一个影响滑动摩擦力大小的因素是接触面的粗糙程度。下面，我们改变一下地面的粗糙程度，你们两个再一起试着推一下石锁。”狐狸爷爷又说。
“好的！”皮皮和小狗汪汪一口答应了。
狐狸爷爷说：“来，小熊，你把石锁放到那边的土路上，让他们两个再试着推一下。”
小熊照狐狸爷爷说的提起石锁，然后将石锁放到一边的土路上，土路上有一些杂草。这次皮皮和汪汪合力往前推石锁，却怎么都推不动。
“我们推不动，摩擦阻力太大了！”皮皮抱怨说。
狐狸爷爷说：“这就证明接触面的粗糙程度是影响摩擦力的另一个重要因素。在压力相同的情况下，接触面越粗糙，摩擦力越大。”
三个小伙伴恍然大悟。
有益摩擦和有害摩擦
太阳很高了，皮皮和狐狸爷爷决定回家休息。走出小树林时，皮皮突然说道：“爷爷，摩擦力总是阻碍相对运动，所以它是不好的，因此它越小越好，对吗？”
狐狸爷爷说：“不是这样的！根据我们的需求，摩擦力可以分为有益摩擦和有害摩擦，有益摩擦大一些好，有害摩擦则小一些好。要注意的是，有益摩擦和有害摩擦有时是可以转化的。”
皮皮糊涂了，问道：“您说的我没听懂啊！”
狐狸爷爷解释起来：“汽车发动时，我们会希望地面的摩擦力大一些，因为汽车的牵引力在地面摩擦力的帮助下才能起作用，这时的摩擦力可以视为有益摩擦。汽车行驶时，我们又希望地面的摩擦力小一些，这样行驶速度就会快一些。行驶时，汽车受到的地面摩擦力可视为有害摩擦。停车时，我们又希望地面的摩擦力大一些，因为这样我们就能更快更好地将车停好。这时候，地面摩擦力又可视为有益摩擦。”
皮皮明白了，他说：“哦，我懂了！”
弄明白问题后，皮皮高兴地踩着轮滑鞋向前滑去。
减小摩擦力的方法
滑了一段距离后，皮皮发现了问题，于是停下来对狐狸爷爷说：“爷爷，我这只鞋子下面的轮子转得不顺畅，我得检查一下。”说罢他在路边坐下，把鞋脱了下来。他用手拨动鞋子下面的三个轮子，发现其中一个不如另外两个转得好。
狐狸爷爷说：“这个轮子和轴之间的摩擦力太大了，需要减小。”
皮皮疑惑了：“对哦，轮子和轴之间的摩擦是有害摩擦，应该越小越好，可怎么才能减小呢？”
狐狸爷爷说：“可以擦一点儿润滑油。润滑油可以使接触面分离，从而减小摩擦力。”
“哦，那我回家后就擦。”皮皮穿上鞋，同狐狸爷爷一起往家里走。这时候，狐狸爷爷问皮皮：“你知道减小摩擦力的方法有哪些吗？”
皮皮边走边回答：“可以减小压力，也可以减轻接触面的粗糙程度。”
狐狸爷爷提醒皮皮：“还有一种办法，想想你的轮滑鞋。”
皮皮明白过来了，赶紧补充：“还可以使接触面分离，比如使用润滑油。”
狐狸爷爷说：“通过分离接触面减小摩擦力的还有在水上行驶的气垫船，以及在陆地上行驶的磁悬浮列车。”
接着，狐狸爷爷指着皮皮的鞋子说：“你为什么要穿轮滑鞋滑旱冰，为什么不穿普通的鞋滑？原因是相同情況下，滚动摩擦要比其他摩擦小很多。我们可以用滚动摩擦代替滑动摩擦，从而减小摩擦力。”
正说着，狐狸爷爷大喊了一声：“小心脚下！”
但还是迟了，因为皮皮只顾着说话，脚下一绊向前摔倒了。摔倒后，皮皮大喊起来：“这该死的摩擦力让我摔了一跤，我真是太讨厌你了！”
狐狸爷爷的课堂
两个物体的接触面有一定的粗糙度，当这两个物体相对滑动时，就会产生滑动摩擦力。当它们有滑动趋势而没有滑动时，它们之间就会产生静摩擦力。当一个物体借用轮子在另一个物体的表面滚动时，这两个物体之间产生的是滚动摩擦力。
摩擦力还可以分为有益摩擦和有害摩擦。
滑动摩擦力的大小与物体表面间的压力和粗糙程度有关。
减小摩擦力的方法有以下几种：一、减小压力;二、减轻接触面的粗糙程度;三、使接触面分离;四、变滑动为滚动。
（编辑 乖乖隆地洞）
