摩擦力的原理到底是什么?

作者: Coulson Raymond

来源: 知乎

发布日期: 2016-09-13 10:50:21

本文讨论了摩擦力的原理,指出至今为止没有一个足够好的理论来解释摩擦力的机理,尽管存在大量的不同摩擦理论,但都存在不同程度的问题。文章还介绍了六条实验规律和几种常见的摩擦理论,如机械啮合理论和分子作用理论,并指出摩擦力的问题在科学上仍是一个待解决的谜。

摩擦力的原理到底是什么?和大多数人想象的不同,摩擦力的机理至今为止没有一个足够好的理论来解释,虽然存在大量的不同摩擦理论,但是都存在不同程度的问题。不过这不影响工业界使用一些近似的理论进行工程上的开发,但是在科学上,就目前所了解到的情况来看,这应该还是一个待解决的问题。

对于宏观的,具有屈服强度的非粘性材料(通常就是金属),在界面上没有介质影响的情况下的摩擦(干摩擦)在实验上大致的有这么几条规律,其中有三条是我们在高中学过的:1. 静摩擦系数大于动摩擦系数 2. 摩擦系数与接触面积无关 3. 摩擦力大小与滑动速度无关 还有我们没见过的三条:1. 静止接触时间越长, 静摩擦系数越大 2. 滑动摩擦不是连续发生而且存在跃动 3. 静摩擦存在一个预位移(发生静摩擦时会产生一个微小的位移)。

为了让非专业的更好理解,我觉得还是有必要解释一下“啸叫”。在一些情况下(比如之前解释的金属摩擦),摩擦系数并不是同速度无关,而是关于速度的函数,并且是关于速度递减的。为了分析这个问题,我们使用如下图的模型:一个点匀速运动,通过一个带阻尼的弹簧拉动一个水平面上的物块,物块与水平面间产生摩擦。

前面也提到了,为了解释摩擦现象,存在着大量的摩擦理论,我们这里只简要介绍同以上六条实验规律相关的几种常见的摩擦理论。首先是上面答主提到的机械啮合理论,这也是一般高中老师会提到的理论,这种理论认为是材料表面的粗糙不平导致了摩擦的存在,具体的说,是由于材料表面凸起与凹陷的耦合,碰撞,以及经常提到的犁沟效应,即材料表面的凸起引起对面表面的凹陷,产生力的作用。

更多的模型需要一本很厚的专著才能介绍完,并且正如我最开始提到的, 这个问题, 某种程度上仍然是一个未解之谜。这真的是一件非常有趣的事情,人类的科技发展的如此迅速,然而到今天我们没有这种随处可见的力的一个良好模型。

UUID: 50cfefa6-8f42-4058-b250-a42a3ed3f916

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/中科院物理所公众号-pdf2txt/2016/中科院物理所_2016-09-13_摩擦力的原理到底是什么?.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0038 元