作者：王艾琳

摘要:摩擦力是物體與物體相接觸時，在接觸面上產生一種阻止它們相對滑動的作用力。摩擦是一種極為普遍的力學現象，在人類生活、生產中無處不在。在摩擦中，摩擦力按其性質可分為靜摩擦力、滑動摩擦力和滾動摩擦力三種。不同性質的摩擦力，影響其大小的因素亦不相同。

關鍵詞:摩擦力，相對運動趨勢，凹凸嚙合說，達芬奇，粘附說

正文

（一）靜摩擦力

只要兩物體之間存在著相對滑動趨勢，就會出現摩擦力。如果滑動趨勢不太強，則由于摩擦力的作用，相對滑動不致真正實現，這時的摩擦力稱為靜摩擦力。可見靜摩擦力產生的原因是因為物體間有相對運動的趨勢。而相對運動趨勢產生的原因是有外力作用，因此，產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滑動趨勢。

既然摩擦力是阻止相對滑動的作用力，靜摩擦力的指向自然與接觸面上相對滑動趨勢的指向相反。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滑動趨勢的指向相反。靜摩擦力的大小也取決于相對滑動趨勢，沒有相對滑動趨勢，就沒有靜摩擦力，即摩擦力大小為零；一有相對滑動趨勢，靜摩擦力也隨之出現。在一定條件下，物體之間相對滑動趨勢一定，靜摩擦力就具有與之相應的一定的大小，這一大小應當恰恰足以抵消相對滑動趨勢，使相對滑動不致真正發生。因此，在具體問題中，靜摩擦力的大小往往不能預先知道，需要根據物體之間并不真正發生相對滑動這一條件從動力學的運動方程計算出來。情況一旦變了，物體之間的相對滑動趨勢變了，靜摩擦力的大小也就隨之自動調節，使相對滑動總是不能真的發生。

但是靜摩擦力的自動調節并不能無限度地進行，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，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，靜摩擦力轉變為滑動摩擦力。那么最大靜摩擦力與什么有關呢？實驗查明，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，與接觸面的性質有關（如接觸面的材料、接觸面的粗糙程度等）。

（二）滑動摩擦力

當外力超出最大靜摩擦力的范圍時，物體便開始滑動，摩擦力繼續存在，只是靜摩擦力轉變為滑動摩擦力。物體沿著接觸面相對滑動，接觸面上阻止相對滑動的摩擦力稱為滑動摩擦力。滑動摩擦力的指向自然是與接觸面上相對滑動的指向相反。滑動摩擦力的大小隨相對滑動速度而變，相對滑動速度從零逐漸增大，滑動摩擦力則相應地從最大靜摩擦力fmax=μN逐漸減小。通常說滑動摩擦小于靜摩擦，將靜止著的物體推動比較費勁，既以推動之后維持勻速運動則較省力，就是指此而言。

但相對滑動速度過分大的時候，滑動摩擦力又急劇增大。我們可以采取控制變量法，通過實驗準確驗證在動摩擦因數一定時，滑動摩擦力的大小正比于接觸面上的正壓力N。但因為動摩擦因數較難控制，只粗略驗證了在正壓力一定時，滑動摩擦力與動摩擦力系數成正比這一結論。由此，可得出公式：f＝μ N，其中μ稱為滑動摩擦因數，它取決于接觸面的材料與接觸面的表面狀態及相對滑動速度等。在一些特殊情況下（例如材料的硬度保持一定，接觸面經過一定加工等等），滑動摩擦 力幾乎不隨運動速度而變，并且差不多就等于最大靜摩擦力，即μ=常數≈μ S 當外力等于動摩擦力時，物體受力還是平衡的，要使物體運動，就必須增大外力。

三、摩擦力帶來的影響

推桌子時,如果沒有推動,則桌子有一個向右的運動趨勢,同時桌子會受到一個向左的靜摩擦力的作用,阻礙它的這種運動趨勢，使桌子處于相對靜止狀態。傳遞帶把貨物往上運的過程中,如果沒有摩擦,則貨物要沿斜面下滑,所以物體有沿斜面下滑的趨勢,所以傳送帶給了貨物一個沿斜面向上的靜摩擦力的作用,以阻礙貨物向下滑的運動趨勢。

假如沒有摩擦力,我們就不能走路了。因為既站不穩,也無法行走。比如在冰上步行,由于冰滑,走不多遠就累得滿頭大汗。如果沒有摩擦力的話,道路比冰還滑,那時人們只有伏倒在地上才會覺得好受些。假如沒有摩擦力,螺釘就不能旋緊,釘在墻上的釘子就會自動松開而落下來。根據萬有引力定律得知，一切物體就會在萬有引力的作用下，全部聚集在了一起。家里的桌子,椅子都要聚在一起。給一點推力就都會散開來,并且會在地上滑過來,滑過去,根本無法使用。

比如我們拿一支筆，一段小繩，把繩子纏繞在筆上，我們會發現繩子纏繞的圈數越多越難拉動，如果繩子之間有重疊的話，則更是難以拉動。這中間是否存在其它影響摩擦力的因素呢？我們分析得到：繩子在筆上每繞一圈，繩子與筆之間就多了一圈（無數多個）接觸點，兩者之間的相互作用就多了無數處，即有更多的地方產生摩擦力，所有的摩擦力疊加在一起，便使合力增大了。若繩子中有重疊，則不止繩子與筆之間，連繩子與繩子之間也會有相互作用，阻礙對方運動。且這時繩子與筆的壓力除直接與筆接觸的繩子的壓力外，也包括繩子與繩子之間的壓力，這樣摩擦力便急劇增大，以致難拉動繩子。生活中，船靠岸時總是用繩子綁住岸上的樁，也是采用多繞幾圈繩子的辦法來增大摩擦力的。但這里面并不包括除正壓力及動摩擦因數以外的其它影響摩擦力大小的因素。

四、科學家對此的研究

至到今天，人們對摩擦力的本質認識得不是十分清楚。最早對摩擦進行實驗研究的代表性人物是文藝復興時期的達·芬奇。他對表面光滑程度不同的物質的摩擦作了比較，提出物體間的摩擦程度取決于物體表面粗糙程度的大小，表面愈粗糙，摩擦力愈大，即固體表面的凹凸程度是產生摩擦的根本原因。這一想法后來逐步被發展為一種學說——凹凸說。該學說認為：物體表面無論經過何種加工，都必然留下或大或小的凹凸，這種表面凹凸不平的物體相互接觸，就必然產生摩擦。有人對此做過這樣一個比喻：固體表面的接觸，猶如把一列山脈翻過來蓋在另一列山脈上一樣。由于它們的相互咬合，所以只有把凸部破壞掉，才能使之滑動，這便是產生阻礙相對運動的摩擦力的基本原理。這種學說在很長一段時間里，受到許多人的支持。

對于摩擦力的另外一種看法是分子說。這是由英國的物理學家德薩古利埃提出的。他認為，摩擦力產生的原因是摩擦面上的分子力相互交錯所致。該學說指出，物體表面愈是光滑，摩擦面愈是相互接近，表面分子力就愈大，這樣摩擦力也就愈大。但是這種學說由于加工技術上的原因，一直沒有得到實驗的證實，因而入們對此很難接受。

（一）凹凸嚙合說

從15世紀至18世紀，科學家們提出的一種關于摩擦本質的理論，嚙合說認為摩擦是由于互相接觸的物體表面粗糙不平產生的。兩個物體接觸擠壓時，接觸面上很多凹凸部分就相互嚙合。如果一個物體沿接觸面滑動，兩個接觸面的凸起部分相碰撞，產生斷裂、摩損，就形成了對運動的阻礙。

（二）粘附說

這是繼凹凸嚙合說之后的一種關于摩擦本質的理論。最早由英國學者德薩左利厄斯于1734年提出，他認為兩個表面拋得很光的金屬，摩擦會增大，可以用兩個物體的表面充分接觸時它們的分子引力將增大來解釋。

上世紀以來，隨著工業和技術的發展，對摩擦理論的研究進一步深入，到上世紀中期，誕生了新的摩擦粘附論。

以上說明影響摩擦力大小的因素是固定的，較少的，但其表現形式卻十分多樣化、復雜化、只有充分了解、控制這些因素，才能充分利用有益摩擦，避免有害摩擦，最大程度地改進生產，改善生活。

參考文獻:摩擦力的本質，BBC新聞網，摩擦力的益處和