浅析摩擦力的利与弊

一、研究目的

据统计，2015年世界各国汽车总产量乘用车6853万辆，商用车2224万辆，世界各国汽车总销量8967万辆，汽车走进了生活，但也面临着能源浪费的问题。在现代汽车中，发动机所提供的功率有20%用来克服摩擦;飞机的活塞式发动机有10%的功率被摩擦损耗，最为先进的涡轮式喷气发动机也因其摩擦损耗掉2%的功率，其中包括机械固件的滚动摩擦和滑动摩擦，摩擦产生的热量处理等，都大大增加了成本的投入。

如果我们的生活中没有摩擦力，世界会变成什么样子呢?如果没有摩擦力，我们穿的衣服会滑落下来，就算没有风我们戴的帽子也会因没有摩擦力而滑掉;而因没有摩擦力，可以想象我们将不能用任何方式进食，拿起的食物会掉下来，就算把食物放到嘴里，也会到处乱窜，不能在体内停留，更没有时间吸收;没有摩擦力我们将变得“寸步难行”，在原地打滑而不能行走，就算站立都成为梦想;没有摩擦力所有物体都将集中在世界的最低点，任何物体静止的永远静止，运动的将会无限运动直到物体碰撞。

二、摩擦力的定义

当两个物体接触，并有相对运动或相对运动趋势的时候，在接触面就会形成阻碍两个物体相对运动的力，这种力叫做摩擦力。在接触面产生的这种现象或者说特性就是我们常说的摩擦。

摩擦力可分为静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力，当两个物体相对静止但有相对运动趋势的时候，在接触面产生的力叫静摩擦力;当两个物体接触并有相对运动的时候，在接触面产生的摩擦力叫滑动摩擦力;当一个物体在另一个物体表面滚动的时候，在接触面产生的摩擦力叫滚动摩擦力。一般情况下，静摩擦力小于滑动摩擦力，当两个物体将要相对运动而未动时所产生的摩擦力称为最大静摩擦力，摩擦力的方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。

三、摩擦力的利用与弊端

1、摩擦力的利用

(1)我们在地面上行走，脚掌与地面接触，产生向前的摩擦力，促使我们能向前移动;

(2)有摩擦力才可以拿放东西，生活中物体的移动、吃饭时使用的筷子、餐具，正是有了摩擦力我们才能正常使用;

(3)学习时使用的纸笔，有摩擦力才能写字;

(4)如果没有摩擦力，我们将不能在斜面上运动，上坡或者下坡都将滑倒;

(5)运动的足球能停下来，是因为受到空气的阻力和与地面接触的摩擦阻力;

(6)汽车的刹车系统如果没有摩擦力轮胎将不能抱死，轮胎与地面没有摩擦力汽车将停不下来;

(7)台风天气，没有摩擦力楼房、树木、动植物等一切将不复存在;

(8)工业上使用的传送带是利用物体与传送带的摩擦力才能达到传送的目的，摩擦传送结构简单，传送平稳，噪声小，还能无级调速，所以工业上广泛使用;

(9)摩擦力不仅存在于固体之间，气体和液体也存在摩擦力，跳伞员从空中跳落受到的空气摩擦阻力，轮船行驶中受到水的摩擦阻力才能停止;

(10)没有摩擦力工厂的工人将不能使用工具，机器不能正常启动;

(11)利用摩擦力的自锁作用可以将若干固件连接在一起，能有效的保护起重工作人员;

(12)原始人利用摩擦发现了火源，现代人利用摩擦制造点火系统，比如打火机、煤气灶点火装置等;

(13)利用摩擦可使高速运转的固件分离与接合，比如汽车的离合器等;

(14)利用摩擦传动过载打滑的的特点可以有效保护器械。

2、摩擦力的弊端

万物都有其两面性，摩擦必然伴随其磨损，有些磨损是有益的，比如刀具的打磨，机械固件的研磨等。

(1)鞋子穿久了鞋底就会变薄;

(2)键盘上的按键时间久了会磨损;

(3)生锈的锁打不开;

(4)铁锹与泥土的摩擦阻碍了铁锹前进;

(5)汽车轮胎上的条文变浅，生活中使用的物品图案掉漆、变色等都是由于摩擦而磨损降低了其使用寿命;

(6)摩擦会造成构件的磨损，影响工作的平稳性和精确性，当机器运转时具有相对运动的表面都会产生摩擦力，由于长时间的相对运动，表面不断被消耗，改变了其尺寸，严重影响了工作的性能;

(7)摩擦会造成能量的消耗，使机械效率降低，据统计，目前世界上有30%到50%的能源被消耗在摩擦的损耗上;

(8)摩擦直接影响机械的使用寿命和生产率，据大量统计，世界机器器件有75%是由于摩擦损耗而报废的;

(9)摩擦会产生热量，直接影响接触面和其附件，严重甚至直接损坏器械，为了冷却附件不得不增加冷却系统。

3、影响摩擦力大小的因素

滑动摩擦力的大小与两个物体的正压力和物体的接触面表面粗糙度有关。当物体接触面表面粗糙度相同时，增大正压力滑动摩擦力增大，当正压力相同时，接触面表面越粗糙滑动摩擦力越大，反之。

增大有益摩擦的方法：

(1)鞋底增加花纹，轮胎增加纹路都是为了增大表面粗糙度从而增加滑动摩擦力;

(2)汽车行驶在雪地或冰面上轮胎打滑，为增加摩擦力在轮胎下增加防滑锁链;

(3)生活中饮料瓶上的条文，我们行走的路面有凹凸不平的花纹纹路，既能有美观效果也能起到增大摩擦力作用;

(4)大风天气用重物压盖重量轻的物体，增加其正压力达到增大摩擦力。

减小有害摩擦的方法：

(1)拉沉重物品时，在物品下面放几根圆形铁管，变滑动摩擦为滚动摩擦，能有效降低做功;

(2)冰壶运动员在冰壶前进方向前擦拭地面;

(3)轴承、齿轮加润滑油，减小机械摩擦;

(4)船体与水面之间增加一高压气垫，隔绝船体与水面直接接触，减小摩擦力。

四、总结

摩擦力无论在生活中还是机械中都广泛存在，如何合理利用有益摩擦，减小有害摩擦，是我们今后主要研究的课题，摩擦力作为生活中最常见的力，我们应该去了解它，让物理学知识在生活中得以充分运用。