摩擦力是一种阻碍物体运动的力。这种力作用于接触的表面之间。在本主题中,所研究的摩擦力是指两个接触的固体表面之间的摩擦力,例如木块底部与地面之间的摩擦力、鞋底与地面之间的摩擦力,或者汽车车轮与路面之间的摩擦力。
摩擦力总是作用于相互接触的固体表面,即使物体表面非常光滑。即使是表面非常光滑的物体,在微观尺度上实际上也非常粗糙。当物体运动时,这些微小的凸起会阻碍其运动。在原子层面,表面上的凸起会使原子彼此非常接近,从而使原子间的电场力形成化学键,将运动物体的两个表面连接起来。当物体运动时,例如当你在桌面上推动一本书时,书的运动会受到阻力并最终停止。这正是由于这些化学键的形成和释放造成的。
当一个物体的表面与另一个物体的表面摩擦时,每个物体都会对另一个物体施加摩擦力。运动物体所受的摩擦力方向总是与物体的运动方向相反。摩擦力除了会阻碍物体的运动外,还会造成磨损和损坏。我们可以在车辆发动机中观察到这一点。例如,给摩托车发动机润滑实际上是为了减少发动机内部的摩擦。如果不润滑,发动机很快就会损坏。这个例子就是摩擦带来的弊端之一。
摩擦力的类型
摩擦力分为两种:静摩擦力(f <sub>s</sub>)和动摩擦力(f<sub> k</sub>)。当物体静止不动时,作用于物体表面的摩擦力为静摩擦力;当物体运动时,作用于物体表面的摩擦力为动摩擦力。如果你推一张桌子,桌子仍然保持静止,那么作用在桌子上的力就是静摩擦力。相反,当桌子开始运动时,作用在桌子上的力就是动摩擦力。如果一张运动的桌子没有持续受到推动,过一段时间后它就会停止运动。桌子停止运动是因为动摩擦力阻碍了它的运动。
你有没有在光滑的表面上滑倒过?滑倒时,鞋底或凉鞋底与光滑表面之间的作用力是动摩擦力。这类似于摩托车或汽车在湿滑路面上行驶时,刹车直到车轮打滑。车轮打滑时,车轮与路面之间的作用力就是动摩擦力。相反,走路时,鞋底或凉鞋底与地面之间的作用力是静摩擦力。同样,当车轮不打滑时,车轮与路面之间的摩擦力也是静摩擦力。