2-4   摩擦力與生活
    2-4-1 最大靜摩擦力
        2-4-2
動摩擦力
              
    為何動摩擦力小於最大靜摩擦力
                  
   如何滾動
              2-4-3
摩擦力的應用
                       
如何減少摩擦 
                          
摩擦的用途
                         
    流體的摩擦

回目錄     回首頁

2-4-3 摩擦力的應用

如何減少摩擦

在地板上推動重物時,希望摩擦力小些,於是地上灑油滑石粉鋪上滾木裝上車輪等均可達到某種程度之助力。

滾珠軸承
輪子發明之初,其滾動是繞著輪軸而轉,它和地面之間雖為滾動摩擦,但和軸之間仍為滑動摩擦。時到今日,則均改良成為輪與軸之間裝上滾珠軸承,並且塗上油脂,大大的降低了摩擦對運動的影響。

氣墊法
實驗室中將桌面打很多小孔,小孔連接到鼓風機,於是孔中噴出的強氣柱可將桌面之運動體浮起來,所以運動體所受的摩擦力就只有空氣而已,此時之摩擦力比原先小了很多。

氣墊船及最先進之磁浮列車都是藉著氣墊以減少摩擦的應用實例,但後者之浮起係靠著磁力的作用。

摩擦的用途

摩擦力不全然是阻礙物體運動的進行。在有些情況下,摩擦力是用於推動物體運動所需的力,

我們走路時,鞋底對地面向後施力,因摩擦而產生向前的作用力,因此得以行走。如果改在冰面上步行時,則因摩擦力過小而難於走動。

拿筷子挾滷蛋,筷子之表面必須稍微粗糙不宜太光滑,才能靠摩擦力幫忙把滷蛋送入口中;磨刀石與刀子間適當的摩擦力才能使刀子磨得又快又亮。

汽車也是利用輪胎與地面之間的摩擦力而得以行進。當汽車的引擎運轉時,帶動輪子轉動,輪子和地面的接觸點對地面向後施力,因此輪子獲得一向前的摩擦力,推動汽車前進。

有許多機械的設計也都利用摩擦來傳遞動力,例如汽車內的飛輪是利用皮帶和輪槽間的摩擦來傳動,用於驅動風扇、發電機等。為避免打滑,這些皮帶的內面還鑄成齒狀,以增強摩擦。

流體的摩擦

1.   和流體的性質有關,例如物體在水中時的摩擦力就比在空氣中時為大;

2.   和固體摩擦力不同的是:流體摩擦力與物體在流體中的運動速度與接觸面積的大小有關。物體的速度愈大,或接觸面積愈大,則所受到的流體摩擦力就愈大。

3.   機車、汽車、火車、飛機等在高速行駛時,空氣之摩擦力或空氣阻力就變得很重要,其克服的方法為將運動體作流線型化的設計。可是要使其能安全煞車停止,就又必須依靠摩擦性質作出妥善的煞車設計。

煞車系統

大家都可能注意到火車或遊覽車、貨車等較重車輛煞車停止時,都會發出巨大類似嘆氣之響聲。這一響聲是來自動力煞車系統,於煞車完成後釋放壓縮空氣所造成。

動力煞車系統有真空動力煞車系統壓縮空氣動力煞車系統兩種,它們都能造成巨大壓力,並將其傳遞到輪子之煞車鼓(或煞車碟)的接觸面積上。因為壓力強度越大正向接觸力就越大,此接觸方便產生強大的摩擦力,終使車輪能於短時間內停止滾動,而改以滑動摩擦的方式來阻止車子之前進。

如何防止煞車失靈
摩擦會生熱,雖然設計上及材料上都考慮了散熱效果,但在緊急煞車或下坡路段長時間連續使用煞車時,溫度的升高仍然經常造成煞車失靈現象,為維持煞車之正常運作,有些車輛裝有噴水設施來降溫,而有經驗的駕駛在緊急煞車時都會採用連踩數腳的煞車動作來防止。

近年來許多車輛均加裝ABS (Anti-skid braking system) 防滑煞車系統,由電子化電路系統來代替人類之反應能力,使行車之安全獲得很大的保障。

ABS ( Anti-skid braking system )

ABS煞車系統是「防止煞車鎖死」的電腦系統裝置,當駕駛人用力踩煞車時,ABS系統會在短時間內做「解除煞車、再煞車」等連續動作。因為,煞車鎖死後汽車輪胎即打滑,車輪打滑後駕駛人易因無法控制車行方向而出意外;ABS亮燈則表示出現異常狀況。