摩擦型別

---

簡介

摩擦在許多情況下非常有用，因為它對物體的運動提供了很大的衡量標準。例如，當球被扔到地板上時，它會以一定速度開始運動。根據牛頓第一定律，運動方向決定了物體的摩擦力。不同汽車的發動機或電池電力有超過20%主要用於克服不同機械部件的摩擦力。

什麼是摩擦力？

圖1：粗糙表面的摩擦力

摩擦力和外部施加的法向力成正比。有時摩擦力並不依賴於接觸表面的硬度。當物體的相對速度增加時，滑動摩擦力減小。當物體的流體摩擦力增加時，摩擦的相對速度也按相同比例增加。流體摩擦力也取決於該特定流體的速度 (Galay, Inagamov & Yuldashov, 2021)。

在滑動運動的情況下，物體的每個點都具有平動和線性運動。

影響摩擦力的因素

圖2：影響摩擦力的因素

有一些重要因素會極大地影響摩擦力。影響摩擦力的外部因素是接觸物體的表面的性質。摩擦力取決於表面的光滑度和粗糙度以及與物體接觸的物體 (Galay, Inagamov & Yuldashov, 2021)。

作用於表面的外力也決定了摩擦率。當外力以不規則的方式施加時，摩擦率逐漸增加。其他影響摩擦力的因素包括物體的形狀或設計以及表面積。摩擦的型別也會影響摩擦率，無論是滾動摩擦還是滑動摩擦 (Kumar & Kumaran, 2019)。滑動表面是固體還是流體決定了摩擦率。

摩擦的原因

表面不規則性的互鎖是摩擦的另一個原因。除此之外，物體的摩擦力也是由物體的化學鍵合、靜電以及施加於物體的電磁相互作用引起的 (Kumar & Kumaran, 2019)。物體的外部壓力也是摩擦的原因。

不同型別的摩擦力

總共有四種重要的摩擦力。

圖3：摩擦型別

靜摩擦

當物體靜止在表面上時，就會發生靜摩擦。表面的外部紋理在改善和降低摩擦的可及性方面起著重要作用。例如，在森林中遠足的情況下，個人的鞋子和地面之間會發生靜摩擦 (Galay, Inagamov & Yuldashov, 2021)。缺乏靜摩擦會導致光滑的表面，難以行走。靜摩擦係數為 **F_s ^max = µ_sη 和 F_s ≤ µ_sη。**

滾動摩擦

滾動摩擦存在於滾動物體上。滾動摩擦小於滑動摩擦。利用滾動摩擦可以擴充套件地面運輸的原因。滾動摩擦係數為 F_s = µ_r *F_n。車輛的車輪是滾動摩擦的例子。

圖4：滾動摩擦

滑動摩擦

這種摩擦是兩個不同物體之間產生的阻力。這兩個物體必須以相反的方式相互滑動才能產生滑動摩擦。滑動摩擦係數為 F_s = µ_s *F_n (Latour et al. 2018)。在道路上滑動一個塊是一個很好的滑動摩擦例子。

流體摩擦

這種摩擦發生在特定流體的不同層之間。在某個時間點，各層彼此相關地移動併產生流體摩擦。

摩擦力的優點和缺點

優點	缺點
摩擦有助於在揉搓手時產生熱量。	摩擦力減慢運動物體的速度。
運動是由於摩擦產生的。	由於摩擦產生不必要的熱量而造成能量浪費。
摩擦有助於在小行星到達地球之前將其燃燒。	由於摩擦，森林中會產生火災，從而對環境造成破壞。

表1：摩擦力的重要優點和缺點

不同摩擦力的應用

• 木板、書和筆之間的摩擦有助於在上面書寫。
• 在點燃火柴時，摩擦起著重要作用。
• 該反應應用於氣缸活塞的運動。

結論

摩擦主要由兩種不同型別的接觸表面的不規則性引起。因此，當一個物體在另一個物體上移動時，表面不規則性會纏結在一起，從而產生摩擦。除此之外，滑動表面的粗糙性質也是產生摩擦的一個重要原因。與滾動運動相比，有幾個點與線性和旋轉運動的不同組合。

常見問題

Q1. 滑動摩擦係數是多少？

滑動摩擦的值為 F_s = μ_s * F_n。在這個摩擦力中，Fn 是法向力的值，μ_s 是滑動摩擦力的值。滑動摩擦係數的值用 μ_s 表示。

Q2. 流體摩擦的兩個最常見的例子是什麼？

游泳和筆中墨水的流動是流體方向的兩個基本例子。在這種型別的摩擦中，流體的各層起著重要作用。

Q3. 哪些兩個因素在產生摩擦方面非常重要？

運動和推力在產生摩擦中起著重要作用。摩擦量也取決於這兩個因素。

Q4. 哪個公式與表示重力在摩擦中的作用相關？

公式 Fg = W sin θ 與說明重力在摩擦中的值相關。在這個公式中，Fg 表示力，W 是所選物體的重量，sin θ 是角度。