淺談摩擦力及其影響的因素

程璨

日常生活中，有很多有趣的現象：高速行駛的汽車利用剎車可以停下來，足球場上踢出去的足球會慢慢停下來，陷入泥沼的汽車要在輪胎下墊砂石才能開出來，袋裝的糧食放在傳送帶上運動卻不會掉下來，游泳運動員為了取得更好成績在參賽前會把體毛剃干凈……

這些有趣現象的背后都有一種共同的力量存在，那就是當兩個相互接觸的物體發生運動或具有相對運動的趨勢時，在接觸面上會產生阻礙相對運動或者相對運動趨勢的力，它就是摩擦力。

在日常生活中，摩擦力無處不在。沒有摩擦力，人們就無法行走，奔跑也無法停下來；沒有摩擦力，人們甚至無法將手上的灰塵洗掉，用拖把掃地、用抹布擦桌子，也全都依賴于摩擦力。沒有了摩擦力，所有物體就會一直勻速運動或者保持靜止狀態。沒有摩擦力，就不會產生能量損耗，機械能就會保持不變。真無法想象沒有摩擦力的世界會是一個什么樣子。

當人在地面上步伐穩健地邁向前方時，鞋底會與地面之間產生靜摩擦力促使人前進；當人騎著自行車穿梭在田野間時，飛奔的車輪與地面之間形成了動摩擦力。從這里我們知道，摩擦力可以分為靜摩擦力和動摩擦力。

什么是靜摩擦力呢？兩個相互接觸的物體，接觸面始終保持相對靜止，當他們存在相對運動趨勢的時候，在他們的接觸面上就會產生阻礙物體相對運動趨勢的力，我們稱為“靜摩擦力”。通常來說，計算公式為Fmax=μFN，其中，μ為靜摩擦因數，FN為垂直接觸面間的正壓力。

什么是動摩擦力呢？兩個相互接觸的物體，當壓力存在并超出最大靜摩擦力時，物體開始滑動，摩擦力繼續存在，此時的摩擦力變成滑動摩擦力，且其力的方向與接觸面相切，并于滑動的方向相反。它的計算方式為F=μFN。FN仍然是垂直接觸面間的正壓力，μ為動摩擦因數，μ的大小與接觸物體的材料、接觸面的粗糙程度有關。

經過進一步觀察和實驗，我得知影響摩擦力的因素有兩個：一是兩個接觸物間的壓力。當接觸面粗糙程度一定時，壓力越大，摩擦力越大。生活中，在天花板上打膨脹螺栓就是用增加壓力的方法增加摩擦力。二是接觸面的粗糙程度。當壓力一定時，接觸面越粗糙，摩擦力越大。在生活中，人們騎單車時氣癟要比氣飽時費力，就是因為輪胎氣癟時更粗糙。

早在15世紀至18世紀，科學家們就提出了“凹凸嚙合說”，這個學說認為摩擦力是由相互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互碰撞，產生斷裂、磨損，就形成了對運動的阻礙，這被認為是一種關于摩擦力本質的理論。這也解釋了汽車輪胎為什么會有花紋，以及時間長了花紋為什么會被磨平。

知道了影響摩擦力的因素，我們就可以在生活中利用它。比如說拔河比賽，很多人會想當然地認為拔河比賽比的是雙方的力氣，實際上不盡然。對拔河的兩隊進行受力分析就可以知道，只要所受的拉力小于與地面的最大靜摩擦力，就不會被拉動。因此，增大與地面的摩擦力就成了勝負的關鍵。而根據上面的分析，增加接觸物間的壓力或者增加接觸面的粗糙程度都可以增加摩擦力。對于前一個因素，要選擇體格較重的隊員，并且在關鍵時刻用腳使勁蹬地，在短時間內可以對地面產生超過自己體重的壓力，或者是人盡量向后仰，借助對方的拉力來增大對地面的壓力等。對于后一個因素，要求參賽隊員穿上鞋底有凹凸花紋的鞋子，增大摩擦系數，來增大摩擦力。

當然，摩擦力并非都是有益的。很多時候，它也意味著損耗。比如，機械的轉動齒輪，經常要加入潤滑油，就是要減少摩擦力，降低機器損耗。再如，汽車每行駛一段距離，都要進行更換潤滑油的保養，這同樣是為了減少高速運轉的活塞與氣缸間的摩擦力，延長發動機的使用壽命。

當然，截至目前，我對摩擦力的了解和應用還比較淺薄。在今后的學習生活中，我將進一步深入地學習研究，更好地利用它為人類服務。

（作者單位：河南省南陽二中）