科普一下,為什麼靜摩擦力大於動摩擦力?

心我在人就在


規範一下,是最大靜摩擦力大於滑動摩擦力。相互接觸的兩個物體有相對運動的趨勢時,在兩物體的接觸面上就會產生阻礙相對運動趨勢的力,這個力就是靜摩擦力。靜摩擦力的方向與物體相對運動趨勢方向相反,靜摩擦力的大小,隨與之反方向的外力的增大而增大,但靜摩擦力的增大隻能達到某一個最大值,當外力大於這個最大值時,物體就會發生相對滑動。靜摩擦力的這個最大值就叫最大靜摩擦力。

那麼,最大靜摩擦力為什麼會大於滑動摩擦力呢?曾多次被問到,也曾做過粗略的解釋。因為產生靜摩擦力的條件是:①兩物體之間有壓力;②兩物體接觸面不光滑;③兩物體之間有相對運動的趨勢。

其中,兩物體接觸面不光滑,就會有凹有凸,相互接觸的兩物體的接觸面的凹凸部分就相互齧合。當兩物體受到外力有相對運動趨勢時,兩物體的凹凸部分就會相互阻擋,於是產生阻礙相對運動趨勢的力,也就是靜摩擦力,外力越大,凹凸部分擠壓的越緊密,阻力就越大,當然,其中伴有凸出部分的被破壞。一旦能將凸出部分都破壞掉,物體自然就會發生移動,這一瞬間的靜摩擦力最大。隨著凸出部分的被破壞,受的的阻礙肯定會減小,雖然,在向前滑動的過程中會遇到新的阻礙,但齧合部分只是新接觸的部分,比移動之前兩物體全部接觸面都相互齧合,受到的阻礙肯定會有所減小,所以,受到的摩擦力(滑動摩擦力)要小於最大靜摩擦力。

不知這樣解釋是否合適,但感覺比較通俗易懂。


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您是否曾經幫助一位朋友重新佈置室內的傢俱,大多數傢俱可以輕鬆移動,但較重的居家通常需要多人合作才能推動。在開始將沙發從房間的一側推向另一側之前,通常會討論將其移動到何處,因為您希望將其儘可能少地移動。

  • 圖注:推移沙發剛開始很費勁,那是因為靜摩擦導致。

您可能不知道這一點,但是您希望儘量減少移動次數的原因是由於靜摩擦和動摩擦。基本上,一旦您真正使大沙發在地板上移動,保持滑動直到到達新位置要容易得多,而不是間斷性的推動它。為什麼會這樣?用更具體的科學術語來說,為什麼靜摩擦大於動摩擦?

摩擦學

對於不熟悉該詞的人來說,“摩擦”是一個物體或表面在另一物體或表面上移動時會遇到的阻力。有多種類型的摩擦力適用於流體層和其他物質,例如干摩擦、表摩擦、內摩擦、流體摩擦和潤滑摩擦。它們可以適用於物體存在的不同情景,從流體在表面上的摩擦到對象隨著形式(化學或物理)變化而產生的內部阻力。

摩擦力是世界上的關鍵力,考慮到它以無數種不同的方式抵抗和穩定運動。由於腳與地面之間的摩擦力,我們能夠越過地面並獲得速度,從而使我們能夠“向前”推抵平坦的表面。同樣,在高速公路上行駛或急轉彎時,汽車依靠摩擦來保持控制。摩擦的主要結果是產生熱能,因為兩個表面之間的摩擦將動能轉化為熱量。但是,並非所有的摩擦都是有利的,因為它也會導致磨損,例如鞋底、傢俱地板表面或汽車輪胎的磨損。

  • 圖注:由於摩擦導致輪胎磨損

今天,我們將研究兩種適用於幹摩擦的阻力,即抵抗兩個表面接觸的固體物體運動的力。上面的沙發在整個房間中移動的示例是一種幹摩擦,這是最常用於我們日常生活的基本類型。

動摩擦與靜摩擦

當兩個物體彼此相對移動時,會發生兩種類型的摩擦:靜摩擦和動摩擦。靜摩擦力是將靜止的物體保持在適當位置的力。該靜摩擦將保持在原位,直到在物體上施加的力克服靜摩擦力為止。無論是靜止的還是運動的,重力始終都作用在物體上,因此,為簡單起見,可以將其從此討論中消除。

靜摩擦力

在討論靜摩擦時,重要的是要降至微觀水平。每個物體的表面在微觀尺度上都是不平坦的,無論觸摸時感覺如何光滑。當在顯微鏡下檢查時,即使是全新的光滑地板,也會有凹凸,就像充滿山脈和峽谷的表面地形圖一樣。

更正式地說,這些微小的表面不規則性稱為微凸體。當另一個具有自己獨特的不規則性的物體與地板接觸時,這些微凸體會相互作用,代表兩個表面之間的實際接觸點。儘管盒子看起來像是“平齊”地擺放在地板上,但這只是表面上的接觸區域。只有微觀不規則相互作用的特定點才接觸,這稱為實際接觸區域。

在分子水平上,這些實際的接觸區域承受著巨大的壓力,並且分子間作用力導致分子之間形成某種形式的鍵合(冷焊)。這會在兩個表面之間形成粘附力,這是抵抗運動的靜摩擦的主要元素之一。

但是,這還不是全部。凹凸的干擾導致表面互鎖。換句話說,一個地形圖的山脈可能會落入另一個地形圖的山谷。這進一步導致了靜摩擦,因為在克服靜摩擦閾值之前,必須通過施加的力使表面的那些區域變形或移動。在分子間力和表面凹凸的互鎖之間,靜摩擦代表著很大的力!

動摩擦

另一方面,動摩擦出現在克服靜摩擦閾值的瞬間,即物體開始在另一表面上運動的瞬間。一旦分子間鍵斷裂並且表面的凹凸不平整,表面就可以彼此滑動。這並不是說所有相反的力都已消除,但它們減小了。凹凸表面之間的相互作用將繼續,但是由於不斷的運動,它們將沒有足夠的時間彼此“耦合”。同樣,由於壓縮而導致的兩個表面之間的分子間作用力不會產生。

  • 圖注:滑雪是動摩擦

一旦消除了與運動相反的兩個力,運動就可以更自由地發生,這意味著動摩擦力小於靜摩擦力。實際上,您不需要始終施加使物體運動所需的力來保持物體運動。通過使對象在另一個對象的表面上滑動時保持其運動,而不是停止並允許靜摩擦恢復,可以減少完成運動所需的總能量消耗。

我們生活在動與靜、靜與動之間不斷變化中。瞭解這些類型的摩擦背後的基本物理原理,可以讓您對世界上一切事物的運動方式有更深刻的認識。


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首先靜摩擦力並不一定大於動摩檫力,有如下解答。

什麼是摩擦力

摩擦力是阻礙物體運動或者有運動趨勢的力。

其中的f就是摩擦力。

所謂動摩擦力,就是物體在運動時候,受到的與物體運動方向相反,也就是阻礙物體運動的力。重點在“動”。公式為

其中,u為摩擦係數,在0.5左右,隨著物體和接觸面的不同而有區別。

所以動摩擦力是一個定值。

所謂靜摩擦力,就是阻礙物體運動趨勢的力,重點在“趨勢”。如上圖,當物體靜止時候,f=F。當運動時候,f與F無關,所以,難以確定誰更大。


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摩擦力與接觸面的正壓力及接觸面的材料有關。兩個摩擦面在分子級別可以想像成兩個咬合的齒條,在靜摩擦時,拉力需要將水平力分解一部分,變成垂直向上的力克服正壓力,使咬合的齒條脫離咬合變為頂齒接觸,兩物體微觀距離變大,當開始滑動後,正壓力作用下,在第二個齒可以咬合時,兩齒條脫離齒頂接觸,向咬合趨勢接近,兩物體接觸面微觀距離變小,但由於慣性作用,還沒有徹底咬合,就又開始向齒頂接觸變化。所以靜摩擦力比動摩擦力大的部分是分子水平的齒底到下一次齒頂回落部分所做的功。


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什麼是摩擦力?

兩個物體在同一個接觸面上相互作用,相互作用中的反作用力叫摩擦力。

有作用力就有反作用力,反作用力是用來消耗作用力的,因為力會產生也就會消失。物體在空間彈性網中,受作用力動,必然受彈性網的反作用力。一般反作用力小於作用力。物體靜止,不談作用力與反作用力,只談受力平衡,就是物體在彈性網中受力平衡。

作用力與反作用力,有主動與被動的關係。而靜止物體受力平衡,不存在“主動被動”受力的說法。


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1.放大來看,物體間的接觸面是凹凸不平的。若物體在桌面時是靜止的,那麼木塊下面粗糙的部分會有一部分嵌入桌面的上面的粗糙部分,就想齒輪咬合一樣,這樣要想使木塊動起來就要有一部分力來克服重力沿斜面向下的分力,故受力大於物體滑動時所受的摩擦力,即靜摩擦力略大於滑動摩擦力; 2.當對物體施加的外力等於滑動摩擦力時,而我們假設最大靜摩擦力等於滑動摩擦力的話,那麼二力平衡,物體所受合力為0,物體就應該保持原有的狀態,靜止不動,所以只有提供一個比滑動摩擦力稍大的力才能使物體產生與合力方向相一致的加速度,使物體運動,故靜摩擦力略大於滑動摩擦力。 ------------- 如果我回答對你有幫助,請關注我一下。或有其他問題也可以關注我,給我發私信


柚子愛遊戲


問題在接觸面間隔大小有差異,也就是說,

相當於接觸面間的摩擦係數減小了。或者說兩個物體之前凹凸不平的齧合由甚變化為不甚,故相互牽扯的程度減弱。


用戶1343255413917


靜摩擦力要克服物體靜止的慣性,而動摩擦力是物體已經動起來了,有運動的慣性


學無止境是科學


最大靜摩擦力,慣性


高原137677076


摩擦係數


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