作者:周烨
摘要:摩擦力就是兩個相互接觸的物體發生相對運動或具有相對運動趨勢時, 在接觸面上産生阻礙相對運動或相對運動趨勢。摩擦力與我們的實際生活息息相關, 并起着非常重要的作用。摩擦是一種極為普遍的力學現象, 不僅固體與固體的接觸面上有摩擦, 固體與液體的接觸面或固體與氣體的接觸面上也有摩擦。日常生活中摩擦應用的例子有很多, 人類行走需要摩擦, 車輛刹車需要摩擦, 傳送帶需要摩擦等等。摩擦力也為我們的生活帶了便利,例如磁懸浮列車。在物理學習中, 對物體進行受力分析常常會涉及摩擦力, 由于摩擦力的廣泛存在, 受力分析中要具體問題具體分析。
關鍵詞:摩擦力的應用;物理;實際生活
1.人們步行過程中的摩擦力(靜摩擦)
人們日常行走時, 人相對于地面是前進的, 依靠的是地面與鞋底之間的摩擦力的作用。人在前進時, 鞋底相對于地面具有向後滑動的趨勢, 産生了靜摩擦力, 而摩擦力的方向與相對運動或具有相對運動趨勢的方向相反, 所以鞋底受到的摩擦力與人前進的方向不是與人運動的方向相反, 而是一緻的。此時, 摩擦力是阻礙鞋底與地面相對運動的力, 并不是阻礙人們運動的力。因靜摩擦系數的大小主要與接觸面的材料及接觸面表面狀況 (粗糙程度、濕度、溫度) 有關, 為了增加物體間的摩擦力, 人們采用增大靜摩擦系數的辦法, 日常采用的方法很多, 如:鞋底會有很多規則或不規則的條紋、鋪設粗糙的防滑地闆、斜坡上密布的條紋等等, 達到了防滑的效果。
2.汽車在運動中的摩擦力(滑動摩擦)
随着汽車工業的大力發展, 加上人們對生活品質和工作效率的追求, 汽車日漸成為人們的出行工具, 汽車行進中的摩擦力逐漸成為物理學的受力分析的常見問題。行駛中的汽車, 不論是加速行駛還是減速行駛, 車輪與地面之間都會産生相對滑動, 在車輪與地面間就會産生一個滑動摩擦力, 以阻礙它們之間相對滑動。汽車在勻速直線行駛的過程中, 瞬間與地面接觸的車輪外緣上各點, 與地面無相對滑動現象, 輪胎與地面間發生靜摩擦;此時, 由于輪胎接觸點相對于地面的瞬時線速度為零, 在地面上就會留下清晰的輪胎花紋痕迹;同時, 這也印證車輪周邊與地面接觸的時刻, 兩者并無相對滑動。然而, 雖然兩者并無相對滑動, 但是車輪接觸點與地面之間存在相對滑動的趨勢, 車輪依然受到地面施加的靜摩擦力的作用, 摩擦力的方向為汽車運動方向。
汽車在運動過程中, 如果車輪做純滾動運動, 那麼它就受到靜摩擦力的作用;如果在車輪和地面接觸處存在塑性形變, 那麼就會産生滾動摩擦;車輪與地面發生相對滑動時, 車輪會受到地面施加的滑動摩擦力的作用;同時, 汽車在運動過程中, 由于車身與空氣之間發生相對運動, 也會産生一個空氣施加的摩擦力的作用。
3.傳送帶運輸物體時的摩擦力
在現實生活中, 常常采用傳送帶傳輸物品;在物理學習時, 對傳送帶傳輸物品進行受力分析是非常必要的。為簡化分析, 在進行受力分析前, 做如下初始條件限制:傳送帶以一定的速度水平運動, 并且傳送帶足夠長, 即傳送帶上各點做水平的勻速直線運動。
一.水平的傳送帶
若物體初速度等于0,則開始物體與傳送帶之間産生滑動摩擦,物體由滑動摩擦産生加速度。
由牛頓第二定律:F=Ma
當物體達到共速後,與傳送帶一起勻速運動。此時物體不受摩擦力即F=0。物體的運動痕迹=|相對位移|=|物體的位移-傳送帶的位移|
二.傾斜的傳送帶
物體開始受滑動摩擦,斜下方有重力的分力,摩擦力方向與相對運動方向相反,畫出受力分析
圖,根據牛頓第二定律得出加速度,當物體速度與傳送帶速度相同時,要比較f與mgsinθ,f=umgsinθ
①加速運動
mgsinθ>umgsinθ 即u<tanθ
②勻速運動
mgsinθ≦umgsinθ 即u≧tanθ
結語:摩擦力是最常見的力之一, 也是最重要的力之一,實際生活中處處可見,物理學對摩擦力進行了重點研究, 通過對摩擦力的理論分析, 積極合理地利用摩擦力, 最大限度地造福人類, 減少摩擦對人們造成的不利影響, 讓物理學知識在生活中得到充分的利用。
參考文獻:1.丁鑫然.實際生活中的摩擦力理論淺析[J]
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