關于摩擦力的本質

石家莊市鹿泉區獲鹿鎮中學 李衛華

摩擦力是八年級物理第八章第三節的內容，摩擦力產生的原因，即摩擦力的本質是什么？早在15世紀初開始研究摩擦現象時，人們就在探索這個問題。

一、凹凸嚙合說

凹凸嚙合說是從15世紀至18世紀，科學家們提出的一種關于摩擦力本質的理論。摩擦力產生在兩個接觸表面之間。我們用肉眼看到的光滑固體表面，當用放大鏡、顯微鏡觀察時就會發現也是凹凸不平的，好像布滿了高峰山谷一般。嚙合說認為摩擦是因相互接觸的物體表面粗糙不平而產生的。兩個物體接觸并擠壓時，接觸面上很多凹凸部分就相互嚙合，當兩個接觸面發生相對滑動時，勢必要以剪切的方式破壞原來的接觸點，兩個接觸面的凸起部分相互碰撞，產生斷裂、磨損，就形成了對相對運動的阻礙，也就產生了摩擦力。平行于接觸面而使接觸點破壞所需的剪切力，就等于摩擦力。

二、粘附說

這是繼凹凸嚙合說之后的一種關于摩擦力本質的理論，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，之間的摩擦力會增大，這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。摩擦面越光滑摩擦力越小，證明凹凸相互咬合產生了摩擦力，但摩擦面太光滑反而會增大摩擦力，這就證明原子互相吸引產生摩擦力。比如把一塊金屬鉛用快刀切斷，再把它們對在一起使勁壓，就會粘在一起了，壓力越大，粘得越結實。

三、新的摩擦粘附論

上世紀以來，隨著工業技術的發展，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。新的摩擦粘附論認為，兩個相互接觸的表面，無論做得多么光滑，從原子尺度看還是粗糙的，有許多微小的凸起。把這樣的兩個表面放在一起，微凸起的頂部發生接觸，微凸起之外的部分接觸面間有10-8m或更大的間隙。這樣，接觸的微凸起的頂部承受了接觸面上的法向壓力。如果這個壓力很小，微凸起的頂部發生彈性形變；如果法向壓力較大，超過某一數值（每個凸起上約千分之幾牛頓），即超過材料的彈性限度，微凸起的頂部便發生塑性形變，被壓成平頂，這時互相接觸的兩個物體之間的距離變小到分子（原子）引力發生作用的范圍，于是兩個緊壓著的接觸面上便產生了原子性黏合。這時，要使兩個彼此接觸的表面發生相對滑動，必須對其中的一個表面施加一個切向力，來克服分子（原子）間的引力，剪斷實際接觸區生成的接點，這也就產生了摩擦。

這種說法更能解釋摩擦中機械能的損失。因為兩個物體分子間靠得太近，所以彼此分不清“敵我”，因分子間作用力互相粘在了一起無法分開，而分開時的“牽扯”造成表面分子的振動而產生了熱量。

如今物理學家對于摩擦理論的研究仍在不斷持續中，希望現在的你努力學習，將來也能在摩擦理論的研究中做出貢獻。