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
2-4-2 動摩擦力
動摩擦力一般分為滑動摩擦與滾動摩擦。
為何滑動摩擦力小於最大靜摩擦力
這是實驗結果,推想原因可能是
沒有充分的時間做密切嵌合的結果。
由進一步的實驗可發現,滑動摩擦力之值維持固定,與運動之快慢無關,其方向則在阻止運動之方向上。
物體沿接觸表面滾動時也有摩擦力作用,它和滑動摩擦力不相同,稱為滾動摩擦力,也就是說動摩擦力有滑動摩擦和滾動摩擦兩種,兩者互相比較滾動摩擦比較小。
如何滾動
問題:
1.
完全光滑的兩物體,彼此之間有無可能滾動?
2.
輪胎若太光滑,車子能否前進?
3.
滾動時,兩接觸面間發生了什麼事?
4.
滾動摩擦力方向與物體前進方向,相同或相反?
輪胎花紋的作用就好像是齒輪與鍊條之作用一樣,滾動體之表面的小山塊嵌入接觸面之小凹塊,此造成了推擠的效果(體會一下腳推地而走路的感覺)。其中表面對物體的推擠作用使滾動體向前移動,但其力之方向恰與轉動方向相反,所以轉的本身受阻而減慢下來,這就是滾動摩擦力的來源之一。
滾動摩擦嚴格說起來,二接觸面間並無相對運動,所以可說是靜摩擦。
滾動體和滾動表面若選用堅硬不易變形者,其滾動摩擦力就會比較小些。為什麼?
球面或圓柱面與表面之接觸面積比較小,其壓力強度比較大,因而使得接觸表面產生凹陷,同時滾動體本身之接觸表面也有形變發生,其形狀猶如充氣不足的橡皮輪胎,因此物體之運動變成不斷滑往斜坡上滑行,這種凹陷及形變使運動當然受阻。所以火車之車輪與軌道均用堅硬之鋼品,其摩擦力比橡皮胎與柏油路面要小得多了。
由上述道理可知,滾動有受到小山塊之幫助,而滑動則受到了阻礙,這就是為什麼滾動摩擦力比較小的原因。