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影响摩擦力的因素有哪些?

发布时间:  浏览: 次  作者:www.tl6.net

 

两个表面相互滑动时,就会发生摩擦。摩擦力是自然现象,不该出现的地方出现了,该出现的地方不出现,都不利于人类的生存。比如,我们之所以能够行走,汽车能开起来,就是因为地面有摩擦力,而在冰上行走要小心翼翼,就是因为摩擦力不足够。

 

 

影响摩擦力的因素很复杂,至少有下面七个方面:

 

1.滑动物体表面的光滑度

2.支撑面的光滑度

3.物体的形状

4.正压力

5.接触面积

6.摩擦类型

7.滑动状态

 

摩擦力主要取决于上面列出的因素,让我们详细讨论一下。

 

1.滑动物体表面的光滑度

 

肉眼中看起来很光滑的物体表面,在显微镜观察时,都是粗糙的。

 

 

摩擦力与物体的粗糙度成正比

 

冬天马路结冰很滑,但是可以用抓地力强的轮胎增大摩擦力(甚至使用防滑链条)。在山地和湿地徒步旅行时,我们穿着时髦的运动鞋,是因运动鞋鞋底花纹能抓地,增加摩擦力,减少滑倒的机会。

 

2.支撑面的光滑度

 

支撑面不可能有完美光滑,都有一定粗糙度。这种粗糙度与滑动物体凹凸嵌合而产生摩擦。

但是也有研究表明当两个物体表面过于光滑,达到分子尺度时,分子间的吸引力显著增大,此时表观摩擦力反而会增大。

 

3.正压力

 

法线方向上的力将增加表面之间的相互作用,从而增加摩擦力。摩擦力与施加的法向力成正比[f=μ*N,其中μ是摩擦系数]。

 

 

法线方向上力通常是物体的重量或与物体的重量成正比。因此重物所需推力大。

 

4.流体摩擦力与物体形状有关

 

液体和气体中也存在摩擦。与固体表面上滑动相比,空气或水提供的摩擦力比较小(速度越高会越大)。选择流线型形状有利于减少摩擦力。

 

 

海豚的流线型身体有助于它们减少水中的摩擦。

 

飞机、高铁采用流线型设计,以减少摩擦。

 

 

5. 接触面积

 

库仑摩擦定律f=μ *N没有面积的影响,这是近似模型,更精确的模型,肯定需要考虑压力面积。

 

6.摩擦类型

 

滚动摩擦总是小于滑动摩擦。轮子滚动大大减少表观摩擦力,比如旱冰鞋可以减少摩擦。

 

通常滚动轮子越大,等效摩擦系数越小,因而越省力。所以骑自行车时,如有可能尽量选大轮子型号。

滚动摩擦之所以省力是因为物体从支撑面“压”过去,而不是滑动摩擦力那样“蹭”过去。“蹭”过去需要将粗糙面的嵌合抹平,而”滚“只需从”嵌合"分离,然后跳过去。

 

7.润滑状况

 

从工程角度(不是科幻),摩擦只能减少,不能消除。可以在接触表面形成液体润滑剂润滑膜减少摩擦,例如机械零件,我们使用润滑方法来避免零件在运行时发生摩擦。

 

有润滑的湿摩擦通常小于干摩擦。流体摩擦是物体与流体(液体或气体)之间的摩擦。流体不抗剪切,所以滑动容易,但能够将接触面撑开。

 

 

若要让流体在表面形成润滑膜则流体要有粘性,此粘性在高速状态也引起阻力。

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关键词:摩擦力,影响因素

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