浅谈摩擦力及其影响的因素

程璨

日常生活中，有很多有趣的现象：高速行驶的汽车利用刹车可以停下来，足球场上踢出去的足球会慢慢停下来，陷入泥沼的汽车要在轮胎下垫砂石才能开出来，袋装的粮食放在传送带上运动却不会掉下来，游泳运动员为了取得更好成绩在参赛前会把体毛剃干净……

这些有趣现象的背后都有一种共同的力量存在，那就是当两个相互接触的物体发生运动或具有相对运动的趋势时，在接触面上会产生阻碍相对运动或者相对运动趋势的力，它就是摩擦力。

在日常生活中，摩擦力无处不在。没有摩擦力，人们就无法行走，奔跑也无法停下来；没有摩擦力，人们甚至无法将手上的灰尘洗掉，用拖把扫地、用抹布擦桌子，也全都依赖于摩擦力。没有了摩擦力，所有物体就会一直匀速运动或者保持静止状态。没有摩擦力，就不会产生能量损耗，机械能就会保持不变。真无法想象没有摩擦力的世界会是一个什么样子。

当人在地面上步伐稳健地迈向前方时，鞋底会与地面之间产生静摩擦力促使人前进；当人骑着自行车穿梭在田野间时，飞奔的车轮与地面之间形成了动摩擦力。从这里我们知道，摩擦力可以分为静摩擦力和动摩擦力。

什么是静摩擦力呢？两个相互接触的物体，接触面始终保持相对静止，当他们存在相对运动趋势的时候，在他们的接触面上就会产生阻碍物体相对运动趋势的力，我们称为“静摩擦力”。通常来说，计算公式为Fmax=μFN，其中，μ为静摩擦因数，FN为垂直接触面间的正压力。

什么是动摩擦力呢？两个相互接触的物体，当压力存在并超出最大静摩擦力时，物体开始滑动，摩擦力继续存在，此时的摩擦力变成滑动摩擦力，且其力的方向与接触面相切，并于滑动的方向相反。它的计算方式为F=μFN。FN仍然是垂直接触面间的正压力，μ为动摩擦因数，μ的大小与接触物体的材料、接触面的粗糙程度有关。

经过进一步观察和实验，我得知影响摩擦力的因素有两个：一是两个接触物间的压力。当接触面粗糙程度一定时，压力越大，摩擦力越大。生活中，在天花板上打膨胀螺栓就是用增加压力的方法增加摩擦力。二是接触面的粗糙程度。当压力一定时，接触面越粗糙，摩擦力越大。在生活中，人们骑单车时气瘪要比气饱时费力，就是因为轮胎气瘪时更粗糙。

早在15世纪至18世纪，科学家们就提出了“凹凸啮合说”，这个学说认为摩擦力是由相互接触的物体表面粗糙不平产生的。两个物体接触挤压时，接触面上很多凹凸部分就相互啮合。如果一个物体沿接触面滑动，两个接触面的凸起部分相互碰撞，产生断裂、磨损，就形成了对运动的阻碍，这被认为是一种关于摩擦力本质的理论。这也解释了汽车轮胎为什么会有花纹，以及时间长了花纹为什么会被磨平。

知道了影响摩擦力的因素，我们就可以在生活中利用它。比如说拔河比赛，很多人会想当然地认为拔河比赛比的是双方的力气，实际上不尽然。对拔河的两队进行受力分析就可以知道，只要所受的拉力小于与地面的最大静摩擦力，就不会被拉动。因此，增大与地面的摩擦力就成了胜负的关键。而根据上面的分析，增加接触物间的压力或者增加接触面的粗糙程度都可以增加摩擦力。对于前一个因素，要选择体格较重的队员，并且在关键时刻用脚使劲蹬地，在短时间内可以对地面产生超过自己体重的压力，或者是人尽量向后仰，借助对方的拉力来增大对地面的压力等。对于后一个因素，要求参赛队员穿上鞋底有凹凸花纹的鞋子，增大摩擦系数，来增大摩擦力。

当然，摩擦力并非都是有益的。很多时候，它也意味着损耗。比如，机械的转动齿轮，经常要加入润滑油，就是要减少摩擦力，降低机器损耗。再如，汽车每行驶一段距离，都要进行更换润滑油的保养，这同样是为了减少高速运转的活塞与气缸间的摩擦力，延长发动机的使用寿命。

当然，截至目前，我对摩擦力的了解和应用还比较浅薄。在今后的学习生活中，我将进一步深入地学习研究，更好地利用它为人类服务。

（作者单位：河南省南阳二中）