简述摩擦力发生突变的瞬间

◇ 内蒙古 武修东

(作者单位：内蒙古包头市一机一中)



简述摩擦力发生突变的瞬间

◇ 内蒙古 武修东

摩擦力在我们日常生活中随处可见,与我们的生产生活密切相关．我们走路需要摩擦力,车子开动需要摩擦力,筷子夹菜需要摩擦力．也正是因为摩擦力与我们的生活有着密切的关系,摩擦力产生突变的时候,往往会给我们的生产生活造成很大影响．因此,我们要揭开摩擦力的神秘面纱,去了解它、掌握它,让它更好地为我们的生产生活服务．

1 摩擦力概述

摩擦力是物理学中最常见的力之一．从物理学的角度来说,摩擦力是阻碍物体相对运动或者相对运动趋势的力．从字面上看,摩擦力是阻力,但是在日常生活当中,摩擦力可以是我们需要的动力,例如在骑自行车的时候,自行车之所以能够前行,就是靠摩擦力,这时候摩擦力就是动力．同样,我们能够在地面走路,也是因为摩擦力的存在．因此,善用摩擦力是关键．

摩擦力可以分为静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力．这三者之间的区别主要是根据接触面之间的表现形式判断的．静摩擦力就是指相对静止的2个接触物体之间的摩擦力．当2个物体由于外力作用从相对静止变为相对运动,就从静摩擦力转变为滑动摩擦力或者滚动摩擦力．而滑动摩擦力与滚动摩擦力的区别就是前者是滑动而后者是滚动．

2 摩擦力发生突变的瞬间

2.1 静摩擦力突变为滑动或者滚动摩擦力

静摩擦力存在于相对静止的2个相互接触的物体之间,它的大小由外力决定．外力越大,静摩擦力就会越大,但是静摩擦力存在极限,也就是最大静摩擦力．当静摩擦力达到最大值时,如果继续增加外力,此时静摩擦力就会突变成滑动或者滚动摩擦力．在突变的瞬间,摩擦力的大小会有一个突变的过程,也就是说当摩擦力转变为滑动摩擦力或者滚动摩擦力的时候,此时摩擦力会比最大静摩擦力小,特别是突变成滚动摩擦力的时候,这种情况更加明显．在生活中,我们用力推一个箱子,一开始推不动,我们持续用力,最后箱子终于滑动．在滑动的瞬间摩擦力产生了变化．滑动瞬间之前,摩擦力达到最大静摩擦力,而滑动瞬间,摩擦力突变为滑动摩擦力,会突然减小,这就是当箱子滑动后我们会感觉推得比较容易的原因．在生活中,我们会看到很多人推东西的时候宁愿一直匀速缓慢前进也不愿意走走停停,就是为了避免最大静摩擦力的产生．

2.2 滑动摩擦力的突变

滑动摩擦力是日常生活中十分普遍的一种摩擦力形式．从物理学的角度来说,滑动摩擦力的大小与正压力和接触面的动摩擦因数有直接的关系．正压力也就是与接触面垂直方向的压力,当动摩擦因数不变时,滑动摩擦力的大小与正压力成正比,同样的,当正压力不变,滑动摩擦力的大小与动摩擦因数成正比．也就是说,正压力或者动摩擦因数的突变,都会引起滑动摩擦力的突变．例如在生活中,我们明明用同样的力气推一个箱子,当我们在屋外水泥地面上推得好好的,而在屋里的瓷砖地面用同样的力推,箱子会跑得更快．这是因为,当我们从水泥地面进入瓷砖地面的时候,接触面动摩擦因数产生了突变,瓷砖地面的动摩擦因数比水泥地面小得多,当箱子进入瓷砖地面的瞬间摩擦力突然减小,此时如果再用同样的力推箱子,由于没有足够的摩擦力去抵消推力,箱子就会跑得快,人也容易滑倒．滑动摩擦力突变的另一种形式就是滑动摩擦力突变为滚动摩擦力,在有些情况下,滑动摩擦力要比滚动摩擦力大得多,我们想节省力气,有时候就需要将滑动摩擦力转化为滚动摩擦力．例如我们想要移动一个圆柱形水泥墩,让它滑动不如让它滚动,当它滚动起来我们会发现十分省力,这是因为滑动时,需要克服滑动摩擦力,但是滚动的时候,需要克服的就是滚动摩擦力．

2.3 滚动摩擦力突变为滑动摩擦力

有时候我们需要得到更大的摩擦力,我们往往会将滚动摩擦力转化为滑动摩擦力．例如在车子紧急制动的时候,车轮会抱死然后直接在路面上滑动．这就是因为当我们刹车的时候是想要使车子尽快停下来,也就是说我们需要获得更大的摩擦阻力去阻止车子继续前进．此时将车轮抱死,车轮由滚动变成滑动,滚动摩擦转为滑动摩擦,摩擦力急剧增加,车子就能够更快停下来．

当物体的受力或运动情况发生变化时,摩擦力常发生突变．有时候这些突变是有益的,有时是有害的．在生活中,我们需要利用有益的突变,消除不利的突变利用好摩擦力的突变为我们的生产生活服务．

(作者单位：内蒙古包头市一机一中)