一:當兩種材料接觸並有相對運動時,産生的阻力,即摩擦力是由兩種力構成的:一種是宏觀的彈力;一種是微觀的分子間作用力。摩擦力衹是二者共同作用的表象。當兩個物體趨於光滑(註1)彈力會減小,但分子力會增大。但一般情況下,分子間作用力由於距離的關係可忽略不計。而當光滑程度達到一個極限後兩物體間組成粒子的作用力遍布可以忽略。但是分子間的作用力也視不同粒子而大小不同。這就是為什麽光滑程度相同時,材料的選擇同樣影響摩擦力的大小。而靜止時,分子間作用力會大一些,所以要使物體運動所施的力要稍大於滑動摩擦力。(此時之力為最大靜摩擦力)
μ=f/N
(μ為動摩擦因數,f為摩擦力,N為正壓力)
靜摩擦力始終等於外力(力的平衡)
動摩擦力除以正壓力就等於動摩擦係數。
動摩擦因數也有大於1的
各種版本的中學物理課本,給出的兩種材料間的動摩擦因數都是小於1,一般的參考書所舉的例子也是小於1,有的學生就據此認為材料間的動摩擦因數總小於1.其實,兩種材料間的動摩擦因數也有大於1的.
摩擦力的本質,人們至今對它還沒有弄得很清楚,多數學者認為摩擦力是兩物體接觸面上的分子間的內聚引力起的.事實上,在表面間比較凸起的地方纔互相接觸,而大多數的地方是不接觸的,實際接觸的微觀面積遠小於視宏觀面積.摩擦阻力與實際接觸面積成正比(不是與視宏觀面積成正比).在一般情況下,實際接觸面積又與表面上的正壓力成正比,所以,摩擦力與正壓力成正比,這正是中學物理課本中的摩擦力公式f=μN。物理學中把比例因子μ定義為兩種材料間的動摩擦因數。
為什麽不同材料間的摩擦因數又不同呢?不同材料間接觸面上分子間的內聚引力不同,它將影響到物體間摩擦力.故不同材料間的摩擦因數也就不同。
有些材料間摩擦力與正壓力間的比值μ小於1.即動摩擦因數小於1,有些材料間的摩擦力與正壓力間的比值μ大於1,即動摩擦因數大於1,實驗測得橡皮與金屬間的動摩擦因數1<μ<4,銦與銦間的動摩擦因數1.5<μ<2.0.將金屬放在1.33×10~1.3×10-3~1.3×10-4Pa的真空中.加熱到一定的溫度並保持一段時間.然後除去表面污物,冷卻後測定動摩擦因數可達5~6.(數據摘自《中國中學教學百科全書》物理捲第7頁“摩擦因數”條)
關於動摩擦因數:例:我們都知道,動摩擦因數的範圍是(0,1] 而斜面上的物體若能靜止,動摩擦因數應該大於等於tan a 那麽當斜面是45度的時候 因數=1可以靜止. 那我就有疑惑了,如果斜面是60度,是物體靜止的話 因數就大於1!這是怎麽回事?
解答:如果斜面是60度,那麽滑動的剛性物體一定會繼續下滑,但靜止的就不一樣,摩擦力不能用壓力乘以摩擦係數來定,靜止狀態的兩個物體相對運動的前提是剋服二者之間的微觀不平整引起的阻力.就象110米欄,跑的快不一定行,要跨過欄纔行!
這回問題就很明確了,的確,衹要剛開始不是靜止,那它一定加速運動下去!
一個物體在斜面上勻速下滑,斜面斜角為A,動摩擦因數u,那麽F=f
又因為F=sinA mg,f=ucosA mg
所以sinA my=ucosA mg
所以sinA = ucosA
所以u=sinA/cosA=tanA
因為tanA取值範圍的任意實數
所以動摩擦因數u可以小於1,等於1,大於1
(補充說明:1在高中階段學習的知識中,動摩擦因數數值總是小於1的
2μ僅僅是一個比值,沒有單位) |