文| 貴陽市第十八中學(xué) 費(fèi)曉丹
穿衣、行走、提筆寫字、使用筷子、清洗衣物……生活中點(diǎn)滴小事都有摩擦力的參與,摩擦力無處不在。
滑動(dòng)摩擦力、靜摩擦力和滾動(dòng)摩擦力是摩擦力的三種類型,如何簡單區(qū)分這些不同類型的摩擦力呢?溜冰時(shí),如果不再向后蹬地,最終會(huì)慢慢停下,這是因?yàn)榈孛媸┘恿艘粋€(gè)阻礙我們向前運(yùn)動(dòng)的力,即滑動(dòng)摩擦力;用筷子夾起食物,由于受重力作用食物有一種向下運(yùn)動(dòng)的“愿望”(有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)),筷子此時(shí)會(huì)對(duì)食物施加一個(gè)向上的摩擦力阻礙食物下滑,這就是靜摩擦力;在地上滾動(dòng)的彈珠最終也會(huì)停下,那是因?yàn)閺椫槭艿搅藵L動(dòng)摩擦力的作用。
當(dāng)我們坐在勻速行駛的汽車上時(shí),人與車相對(duì)于地面都是運(yùn)動(dòng)的,此時(shí)車與地面之間有摩擦力,但是人與座位之間又沒有摩擦力??磥?,不是物體運(yùn)動(dòng)就能產(chǎn)生摩擦力,那么產(chǎn)生摩擦力需要滿足什么條件呢?
物理學(xué)中將摩擦力定義為:兩個(gè)接觸并擠壓的物體,當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí),會(huì)產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力,這個(gè)力就叫做摩擦力。結(jié)合相關(guān)知識(shí),我們可以得到產(chǎn)生摩擦力的條件是:一、兩物體間接觸并擠壓;二、兩物體間接觸面粗糙;三、兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。
而理解摩擦力的關(guān)鍵就在“相對(duì)”二字上。研究摩擦力的問題時(shí),我們不能隨意選擇參照物,只能選擇與其接觸的另一物體作為參照物來判斷是否有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。在剛才的例子中,研究人是否受到摩擦力,我們只能選擇座位當(dāng)參照物,發(fā)現(xiàn)人與座位是相對(duì)靜止的,因此不受摩擦力。
由概念中還可以知道摩擦力的方向是與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反的。當(dāng)同學(xué)們能夠正確選擇參照物后,判斷摩擦力的方向也不會(huì)再困擾你啦。所以大家在判斷摩擦力時(shí)要先找準(zhǔn)參照物,然后分析以它為參照物時(shí),物體的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向,摩擦力的方向與它相反即可。
例如,小車從斜面上下滑時(shí),以斜面為參照物,小車向下運(yùn)動(dòng),所以摩擦力的方向是沿斜面向上的。當(dāng)木塊靜止在斜面上時(shí),以斜面為參照物,木塊有向下滑動(dòng)的趨勢(shì),所以摩擦力的方向是沿斜面向上的。
摩擦力廣泛存在于我們的生活中,有時(shí)候是我們的小幫手,但有時(shí)候卻給我們?cè)鎏砹藷馈?/p>
在摩擦力的幫助下,我們能夠自如的行走、奔跑,車能夠借助摩擦停止運(yùn)動(dòng),衣服上的污漬能被搓洗干凈……這種“有益”的摩擦需要增大。鞋底和輪胎都刻有凹凸不平的花紋,不是為了美觀,而是為了增大接觸面的粗糙程度從而增大摩擦力;搓洗衣物時(shí),越用力,污漬清洗得越干凈,這是通過增大壓力的方法增大了摩擦力。
然而,摩擦力不總是這么友好。大件家具難以推動(dòng)、機(jī)械之間的摩擦導(dǎo)致零件磨損。針對(duì)以上這些“不友好”的摩擦,我們?nèi)绾螠p小它呢?可以在零件之間涂抹潤滑油,讓接觸面之間彼此分離;移動(dòng)大型物品時(shí),在物品底部鋪設(shè)圓木,將滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦,這些都可以達(dá)到減小摩擦的目的。
摩擦力有利有弊,可是沒有摩擦力,我們的世界會(huì)變成什么樣呢?設(shè)想一下,沒有摩擦力后,人們的“衣食住行”會(huì)有怎樣的變化:
“衣”:沒有摩擦力,穿衣服會(huì)成為非常困難的事,把衣服拿起來是第一道難關(guān),衣服會(huì)因?yàn)闆]有摩擦力而從指縫中溜走,就算穿上了衣服也容易因?yàn)闆]有摩擦力而滑落。
“食”:在沒有摩擦力的世界里,筷子、鍋鏟等炊具將派不上用場了,我們無法將食物拿起送入口中,好不容易吃進(jìn)嘴里的食物也會(huì)因?yàn)樯眢w內(nèi)部沒有了摩擦,食物無法在腸道中停留吸收營養(yǎng),直接由腸道排出體外。
“住”:離了摩擦力,我們無法將被子蓋在身體上,沒有辦法睡在枕頭上,甚至連坐在椅子上都辦不到了。
“行”:沒有摩擦力對(duì)出行的影響會(huì)更加可怕,人們無法走路,開車也會(huì)變成“天方夜譚”,剎車失靈,油門失靈,整個(gè)世界會(huì)變得“一團(tuán)糟”。
幸好,以上設(shè)想不會(huì)成真,我們生活在充滿了摩擦力的世界中,我們不曾留意的“摩擦力”在生活中起著不可估量的作用。