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我们身边的摩擦力

2017-09-17蒋鹏鸿

科学与财富 2017年25期
关键词:自然界摩擦力生活

蒋鹏鸿

摘 要:生活中会对摩擦力产生的很多事物产生好奇,如人们洗手时双手摩擦把手上的灰尘洗掉,洗衣机洗衣时因转动使衣服和水产生摩擦,吃东西时牙齿和食物发生摩擦等,其现象可谓是无处不在,加强对其在生活中的分析,对于提高我们的物理成绩具有积极作用,同时也可加强实践能力,促进自身的全面发展。

关键词:生活;摩擦力;自然界;生活

生活无处不存在摩擦力,其是维持自然最普遍的力,当两个相互接触的物体发生相对运动或具有相对运动的趋势时,会在两物体的接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力,就是摩擦力,其能解释我们日常生产生活中的很多现象,也启发了人们运用摩擦力进行生产生活的智慧。

1 摩擦力的认识

1.1 影响因素

摩擦力的大小与接触面间的压力大小有关,压力越大摩擦力越大,就如同当自行车车胎气不足時,骑起来就更费力一些道理相似。其次摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力就越大,比如汽车在路面行驶时,轮胎与粗糙的柏油路面接触,这样摩擦力就能增大,而行驶在雪、水的路面时,摩擦力就会减小。

1.2 摩擦力大小的增减

要想增大或减小摩擦力,最有效的方式是减小接触面间的粗糙程度,如风扇转轴要做得很光滑,滑冰场上,工作人员经常打扫冰面使它平整,可减少摩擦,加快滑冰的速度,又比如笔者在拔河比赛中体验的一样,我们通常会说拔河比赛是比哪一队的力气大,但实际上,这个问题并不那么简单,对拔河的两队进行受力分析就可知道,只要所受的拉力小于与地面的最大静摩擦力,就不会被拉动,因此增大与地面的摩擦力就成了胜负的关键。在此分析下,笔者建议了同学们穿上鞋底有凹凸花纹的鞋子,因为其能够增大摩擦系数,使摩擦力增大,其次大人和小孩拔河时,大人容易获胜,关键是由于大人的体重比小孩大,因此胜负在很大程度上还取决于人们的技巧,比如脚使劲蹬地,在短时间内可对地面产生超过自己体重的压力,再如人向后仰,借助对方的拉力可增大对地面的压力,其目的都是尽量增大地面对脚底的摩擦力,以夺取比赛的胜利。此外摩擦力在航天高科技领域也是研究的热点,如何减少飞机与空气的摩擦力,是决定飞机能否达到高速飞行的主要因素,在生产中首当其冲要解决的问题就是材料的处理,材料处理其表面一定要趋近光滑,

2 摩擦力的体现

2.1 生活、生产中的摩擦力

我们知道,地球上任何运动的物体在没有外力维持的情况之下都会逐渐停止下来,任何静止的物体如果没有足够的力去推动也不可能运动,而这一切都是源于摩擦力。首先骑自行车或驾驶其它后驱的机动车时,后轮与地面之间的静摩擦力会使车轮受到前进的动力,而前轮则是被动地滚动受到的摩擦力后方,因此机动车陷入泥泞时,我们更主要地是在其后轮增加摩擦,同时工匠在把木板或其它金属用具的表面打磨光滑的工作中,利用的就是砂纸与表面之间的摩擦力,而火车头对车厢的拉力,也来源于火车车轮和铁轨之间的摩擦力。另外传送带在运送货物的过程中,可依靠静摩擦力阻碍货物下滑;吃东西时牙齿和食物发生摩擦;用抹布擦桌子、拖把拖地、黑板刷擦黑板都会产生摩擦力。其次为了方便人们的生活,增添一点摩擦力可很好的解决生活中存在的问题。例如:塑料瓶盖上的一圈竖纹就是生活中经典的例子,竖纹可以很好的增加手指的摩擦力,所以只需要轻轻一拧手机就可打开瓶盖,又如二胡演奏者在表演前,喜欢先给二胡的弓上涂层松香,因为手滑弹出的音不准,所以这样做目的是为了保护表演者自己的手,人们也常常在传送带中涂上“皮带蜡”,其是为了防止皮带打滑。

此外,田赛是田径运动的一类,分为跳和掷,在田赛项目中的运用,也是利用摩擦力的性质(增加或减小压力,使接触面粗糙或光滑)来提高成绩,同时跳跃项目除了运用能量的转化外,运动员参加跳跃项目时穿的“钉鞋”,也可通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦力,从而获得更大的向斜上方的动力,实现能量的转换做斜上抛运动,这两种物理量的有机结合,可使运动员跳得更高或更远,而铅球的表面制得粗糙,可增加手与铅球接触面的粗糙程度,而摩擦力增加,就会使运动员握得更牢,尤其是掷标枪,由于标枪的枪杆很光滑,因此在标枪枪杆上缠绕一段细绳,可使手抓握的地方更粗糙,以避免滑手而掷得更远。总之在我们的生活中,只要物体相互接触且存在相对运动或有相对运动趋势,其都会产生摩擦力。

2.2 自然界的摩擦力

不知道大家有没有注意过飞机或潜艇的流线型,而为什么要做成这样的形状也是笔者所好奇的,其因为飞机在空中飞行,要受到空气的阻力,潜艇在水中航行,也要受到水的阻力,并且由于物体受到的所有阻力都可称为摩擦力,因此流线型的设计主要是为了减少自然环境中的阻力,也可说是减少摩擦力,同时由于空气和水都有流动性,统称为流体,而流体阻力与物体相对于流体的速度有关,速度越大,阻力越大,因此高铁火车头做成流线型“子弹头”造型,也是为了减少阻力。其次流体的阻力还跟物体的横截面积有关,例如降落伞打开时,横截面积增大,所受阻力也会增大,一般来说,空气阻力比液体阻力、固体间的摩擦力都要小很多,而这是因为空气的黏度比液体黏度要小很多,所以飞机的速度比轮船快许多倍,而磁悬浮列车靠电力可使列车悬浮在轨道上,并能使速度达到500公里/小时。其次风吹过海面时,风对海面的摩擦力及风对海浪迎风面施加的压力,会迫使海水向前移动,同时由于地表粗糙程度不一,摩擦力的大小会不同,因此风速减小的程度也就不同,一般来说,陆面摩擦力比海面大,而在陆面上的摩擦力,山地又比平原大,森林又比草原大,这种有摩擦力参与,气压梯度力与地转偏向力、摩擦力保持平衡条件下所产生的风也称为摩擦风。

3 总结

总之,摩擦力是日常生产生活中最常见的作用力,我们要以正确、积极、合理的态度去利用摩擦力,以最大程度方便我们的生产生活,同时摩擦力虽然是物理知识中比较简单的力,但其存在面广泛,所以值得我们去发现其本质并且学会去运用,从而提高我们对物理知识的认识。

参考文献:

[1] 刘广文.生活中的摩擦力探究[J].科技资讯,2015(20).

[2] 苏昭阳.摩擦力及其实际应用分析[J].科学大众(科学教育),2016(01).

[3] 郑泰玉.高观点下的中学物理问题探讨[M]. 高等教育出版社, 2011.

[4] 万东升.学生理解摩擦现象和摩擦力概念的一项初步研究[D]. 广西师范大学,2006.

[5] 王明怡.学生力学概念建构的现状与影响因素的分析研究[D]. 苏州大学,2002.endprint

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