ㄚ暉 發問時間: 科學其他:科學 · 2 0 年前

力學...摩擦力..

我想問一下喔....有時摩擦是跟出力方向相同..有時又相反..

到底該如何判別呢..

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    摩擦力

    摩擦力存在於 兩界面間 有相對運動(動摩擦)

    或兩界面間 沒有相對運動但有相對運動的趨勢時(靜摩擦)。

    有了摩擦力 我們才能在路面上行走、棉線才能織成布料不脫落、

    鐵釘才能釘在木頭內. ...

    但有時候我們卻又希望減少摩擦力,例如 機械表面或軸承的潤滑等。

    摩擦力不止造成機械消耗能量產生熱能,更會造成表面磨損。

    摩擦力 的作用在於 試圖改變抵銷運動的趨勢。

    摩擦力必不完全都是阻礙或減緩運動。有時候情形恰相反,

    例如: 走路或汽車加速時,便是靠摩擦力才可能達成的。

    當施力欲推動物體,物體卻靜止不動時,物體所受外力合必為零。

    因此物體所受摩擦力恰抵銷所施加的外力,兩者大小相等方向相反。

    直到外力超過 某最大值(稱最大靜摩擦) 物體便會開始與界面間有相對運動,

    此時為動摩擦。通常動摩擦稍小於最大靜摩擦。

    兩固體界面間的動摩擦

    通常與界面間相對速度 沒有太大的關係,也與接觸面積無關。

    但是和接觸面的性質有關 且通常與兩界面間的正向力成正比。

    摩擦力起源於原子間的電磁作用力,可以存在於 固態﹑液態或氣態介面間。

    液態與氣態介面間:

    由於雨滴與空氣間的摩擦,使得雨滴很快達到等速度下落(終端速度)的狀態。

    否則從數千公尺高空落下的雨滴將會以極高的速度打在你我身上。(估算一下吧!)

    固態與液態介面間:

    水在水管內因摩擦而減緩流速,子彈若射入水中則比起空氣中威力大減,

    高速公路上輪胎若沾上油 則減少輪胎與地面間摩擦 會鬧出大禍!

    在兩固態介面間加入液態流體 經常用以減少 其間的摩擦,但並非消除。

    固態與氣態介面間:

    汽車行駛時大部份的能量損耗於將汽車前方的氣體推開。

    太空船從外太空回地面時 外表與空氣間的摩擦產生高熱。

    高空跳傘者最後也以某 終端速度落地!

    固態與固態介面間:

    鉛筆與紙張間的摩擦得以留下字痕,東西得以固定在某處,你我得以行走...

    但是和接觸面的性質有關 且通常與兩界面間的正向力成正比。

    因此常表示為 摩擦力 F = μFN

    μ稱為摩擦係數 由 兩接觸面間性質決定,在摩擦的過程中 不見得恆為定值。

    FN 則為兩介面間的正向力。也就是垂直於接觸面方向的作用力。

    書本放在桌面上則 正向力為書本的重力。若放在斜面上則為重力在垂直於斜面上的分量。

    讓一般人感覺較困惑的是 摩擦力似乎和外觀的接觸面積無關。

    一塊長方體的木塊,只要表面性質相同,不管是哪一個面與桌面接觸 摩擦力幾乎相同。

    摩擦力的起源:

    摩擦力起源於 兩接觸面間的 附著吸引力 (???似乎很奇怪!繼續看下去)

    由於原子或分子間的電磁吸引力使得 物體有巨觀的結構,

    也是相同的作用力導致於摩擦的存在。

    原子或分子間必須在很短(幾個原子半徑間距離)時,其間才有較明顯相互吸引的作用力。

    兩介面必須很接近才會有顯著摩擦存在。

    一般的表面可能看似光滑,可是若以放大鏡仔細觀察將發現表面 凹凸不平。

    坑坑洞洞的大小甚至有數百個原子半徑。

    當兩介面巨觀接觸時 ,實際上兩介面間只有凸出的部份相接觸。

    當正向力增加時 會使得表面稍微變形(更為扁平) 而增加介面間 『實際的接觸面積』。

    『實際的接觸面積』往往只佔巨觀接觸面積很小的比例。

    大部份仍然相距 10-50個原子半徑的距離。

    當書本平放在桌面時,巨觀接觸面積大 使得介面間壓力較小,而使得實際接觸面積比例較小。

    當書本直立時,巨觀接觸面積變小 使得介面間壓力增大而增加實際接觸面積比例。

    但較小的面積乘以較大的接觸比例 與 較大的面積乘以較小的接觸比例 約略相同。

    (也就是說微觀 實際接觸面積 約略相同)

    使得 摩擦力 與 巨觀接觸面積 無關。

    正向力大小決定 『實際接觸面積』,而原子間的吸引力 與 『實際接觸面積』成正比。

    因此 摩擦力 正比於 介面間的正向力。

    實際接觸面積也與 介面接觸表面的性質相關(原子種類與光滑程度等)

    也就是與 摩擦係數 相關的因素。

    兩接觸面間相對靜止時 比 相對運動時 實際接觸面積大。

    因此靜摩擦大於 滑動摩擦。

    滑動的過程會將部份原子由其中一介面留置於另一介面上,

    如摩擦後留下的痕跡也使得表面更平滑。

    滾動時 就比滑動時 容易,因此滾動摩擦又小於 滑動摩擦。

  • 匿名使用者
    2 0 年前

    摩擦力的起源:

    摩擦力起源於 兩接觸面間的 附著吸引力 (???似乎很奇怪!繼續看下去)

    由於原子或分子間的電磁吸引力使得 物體有巨觀的結構,

    也是相同的作用力導致於摩擦的存在。

    原子或分子間必須在很短(幾個原子半徑間距離)時,其間才有較明顯相互吸引的作用力。

    兩介面必須很接近才會有顯著摩擦存在。

    一般的表面可能看似光滑,可是若以放大鏡仔細觀察將發現表面 凹凸不平。

    坑坑洞洞的大小甚至有數百個原子半徑。

    當兩介面巨觀接觸時 ,實際上兩介面間只有凸出的部份相接觸。

    當正向力增加時 會使得表面稍微變形(更為扁平) 而增加介面間 『實際的接觸面積』。

    『實際的接觸面積』往往只佔巨觀接觸面積很小的比例。

    大部份仍然相距 10-50個原子半徑的距離。

    當書本平放在桌面時,巨觀接觸面積大 使得介面間壓力較小,而使得實際接觸面積比例較小。

    當書本直立時,巨觀接觸面積變小 使得介面間壓力增大而增加實際接觸面積比例。

    但較小的面積乘以較大的接觸比例 與 較大的面積乘以較小的接觸比例 約略相同。

    (也就是說微觀 實際接觸面積 約略相同)

    使得 摩擦力 與 巨觀接觸面積 無關。

    正向力大小決定 『實際接觸面積』,而原子間的吸引力 與 『實際接觸面積』成正比。

    因此 摩擦力 正比於 介面間的正向力。

    實際接觸面積也與 介面接觸表面的性質相關(原子種類與光滑程度等)

    也就是與 摩擦係數 相關的因素。

    兩接觸面間相對靜止時 比 相對運動時 實際接觸面積大。

    因此靜摩擦大於 滑動摩擦。

    滑動的過程會將部份原子由其中一介面留置於另一介面上,

    如摩擦後留下的痕跡也使得表面更平滑。

    滾動時 就比滑動時 容易,因此滾動摩擦又小於 滑動摩擦。

    2005-06-06 20:26:34 補充:

    我對於工科的東西其實不太懂,

    我是找一些資料來貼上,

    你可以試試Google搜尋看看>.......

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