科普一下,为什么静摩擦力大于动摩擦力?

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规范一下,是最大静摩擦力大于滑动摩擦力。相互接触的两个物体有相对运动的趋势时,在两物体的接触面上就会产生阻碍相对运动趋势的力,这个力就是静摩擦力。静摩擦力的方向与物体相对运动趋势方向相反,静摩擦力的大小,随与之反方向的外力的增大而增大,但静摩擦力的增大只能达到某一个最大值,当外力大于这个最大值时,物体就会发生相对滑动。静摩擦力的这个最大值就叫最大静摩擦力。

那么,最大静摩擦力为什么会大于滑动摩擦力呢?曾多次被问到,也曾做过粗略的解释。因为产生静摩擦力的条件是:①两物体之间有压力;②两物体接触面不光滑;③两物体之间有相对运动的趋势。

其中,两物体接触面不光滑,就会有凹有凸,相互接触的两物体的接触面的凹凸部分就相互啮合。当两物体受到外力有相对运动趋势时,两物体的凹凸部分就会相互阻挡,于是产生阻碍相对运动趋势的力,也就是静摩擦力,外力越大,凹凸部分挤压的越紧密,阻力就越大,当然,其中伴有凸出部分的被破坏。一旦能将凸出部分都破坏掉,物体自然就会发生移动,这一瞬间的静摩擦力最大。随着凸出部分的被破坏,受的的阻碍肯定会减小,虽然,在向前滑动的过程中会遇到新的阻碍,但啮合部分只是新接触的部分,比移动之前两物体全部接触面都相互啮合,受到的阻碍肯定会有所减小,所以,受到的摩擦力(滑动摩擦力)要小于最大静摩擦力。

不知这样解释是否合适,但感觉比较通俗易懂。


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您是否曾经帮助一位朋友重新布置室内的家具,大多数家具可以轻松移动,但较重的居家通常需要多人合作才能推动。在开始将沙发从房间的一侧推向另一侧之前,通常会讨论将其移动到何处,因为您希望将其尽可能少地移动。

  • 图注:推移沙发刚开始很费劲,那是因为静摩擦导致。

您可能不知道这一点,但是您希望尽量减少移动次数的原因是由于静摩擦和动摩擦。基本上,一旦您真正使大沙发在地板上移动,保持滑动直到到达新位置要容易得多,而不是间断性的推动它。为什么会这样?用更具体的科学术语来说,为什么静摩擦大于动摩擦?

摩擦学

对于不熟悉该词的人来说,“摩擦”是一个物体或表面在另一物体或表面上移动时会遇到的阻力。有多种类型的摩擦力适用于流体层和其他物质,例如干摩擦、表摩擦、内摩擦、流体摩擦和润滑摩擦。它们可以适用于物体存在的不同情景,从流体在表面上的摩擦到对象随着形式(化学或物理)变化而产生的内部阻力。

摩擦力是世界上的关键力,考虑到它以无数种不同的方式抵抗和稳定运动。由于脚与地面之间的摩擦力,我们能够越过地面并获得速度,从而使我们能够“向前”推抵平坦的表面。同样,在高速公路上行驶或急转弯时,汽车依靠摩擦来保持控制。摩擦的主要结果是产生热能,因为两个表面之间的摩擦将动能转化为热量。但是,并非所有的摩擦都是有利的,因为它也会导致磨损,例如鞋底、家具地板表面或汽车轮胎的磨损。

  • 图注:由于摩擦导致轮胎磨损

今天,我们将研究两种适用于干摩擦的阻力,即抵抗两个表面接触的固体物体运动的力。上面的沙发在整个房间中移动的示例是一种干摩擦,这是最常用于我们日常生活的基本类型。

动摩擦与静摩擦

当两个物体彼此相对移动时,会发生两种类型的摩擦:静摩擦和动摩擦。静摩擦力是将静止的物体保持在适当位置的力。该静摩擦将保持在原位,直到在物体上施加的力克服静摩擦力为止。无论是静止的还是运动的,重力始终都作用在物体上,因此,为简单起见,可以将其从此讨论中消除。

静摩擦力

在讨论静摩擦时,重要的是要降至微观水平。每个物体的表面在微观尺度上都是不平坦的,无论触摸时感觉如何光滑。当在显微镜下检查时,即使是全新的光滑地板,也会有凹凸,就像充满山脉和峡谷的表面地形图一样。

更正式地说,这些微小的表面不规则性称为微凸体。当另一个具有自己独特的不规则性的物体与地板接触时,这些微凸体会相互作用,代表两个表面之间的实际接触点。尽管盒子看起来像是“平齐”地摆放在地板上,但这只是表面上的接触区域。只有微观不规则相互作用的特定点才接触,这称为实际接触区域。

在分子水平上,这些实际的接触区域承受着巨大的压力,并且分子间作用力导致分子之间形成某种形式的键合(冷焊)。这会在两个表面之间形成粘附力,这是抵抗运动的静摩擦的主要元素之一。

但是,这还不是全部。凹凸的干扰导致表面互锁。换句话说,一个地形图的山脉可能会落入另一个地形图的山谷。这进一步导致了静摩擦,因为在克服静摩擦阈值之前,必须通过施加的力使表面的那些区域变形或移动。在分子间力和表面凹凸的互锁之间,静摩擦代表着很大的力!

动摩擦

另一方面,动摩擦出现在克服静摩擦阈值的瞬间,即物体开始在另一表面上运动的瞬间。一旦分子间键断裂并且表面的凹凸不平整,表面就可以彼此滑动。这并不是说所有相反的力都已消除,但它们减小了。凹凸表面之间的相互作用将继续,但是由于不断的运动,它们将没有足够的时间彼此“耦合”。同样,由于压缩而导致的两个表面之间的分子间作用力不会产生。

  • 图注:滑雪是动摩擦

一旦消除了与运动相反的两个力,运动就可以更自由地发生,这意味着动摩擦力小于静摩擦力。实际上,您不需要始终施加使物体运动所需的力来保持物体运动。通过使对象在另一个对象的表面上滑动时保持其运动,而不是停止并允许静摩擦恢复,可以减少完成运动所需的总能量消耗。

我们生活在动与静、静与动之间不断变化中。了解这些类型的摩擦背后的基本物理原理,可以让您对世界上一切事物的运动方式有更深刻的认识。


科技领航人


首先静摩擦力并不一定大于动摩檫力,有如下解答。

什么是摩擦力

摩擦力是阻碍物体运动或者有运动趋势的力。

其中的f就是摩擦力。

所谓动摩擦力,就是物体在运动时候,受到的与物体运动方向相反,也就是阻碍物体运动的力。重点在“动”。公式为

其中,u为摩擦系数,在0.5左右,随着物体和接触面的不同而有区别。

所以动摩擦力是一个定值。

所谓静摩擦力,就是阻碍物体运动趋势的力,重点在“趋势”。如上图,当物体静止时候,f=F。当运动时候,f与F无关,所以,难以确定谁更大。


海客谈科学


摩擦力与接触面的正压力及接触面的材料有关。两个摩擦面在分子级别可以想像成两个咬合的齿条,在静摩擦时,拉力需要将水平力分解一部分,变成垂直向上的力克服正压力,使咬合的齿条脱离咬合变为顶齿接触,两物体微观距离变大,当开始滑动后,正压力作用下,在第二个齿可以咬合时,两齿条脱离齿顶接触,向咬合趋势接近,两物体接触面微观距离变小,但由于惯性作用,还没有彻底咬合,就又开始向齿顶接触变化。所以静摩擦力比动摩擦力大的部分是分子水平的齿底到下一次齿顶回落部分所做的功。


宁静广阔


什么是摩擦力?

两个物体在同一个接触面上相互作用,相互作用中的反作用力叫摩擦力。

有作用力就有反作用力,反作用力是用来消耗作用力的,因为力会产生也就会消失。物体在空间弹性网中,受作用力动,必然受弹性网的反作用力。一般反作用力小于作用力。物体静止,不谈作用力与反作用力,只谈受力平衡,就是物体在弹性网中受力平衡。

作用力与反作用力,有主动与被动的关系。而静止物体受力平衡,不存在“主动被动”受力的说法。


天山我才


1.放大来看,物体间的接触面是凹凸不平的。若物体在桌面时是静止的,那么木块下面粗糙的部分会有一部分嵌入桌面的上面的粗糙部分,就想齿轮咬合一样,这样要想使木块动起来就要有一部分力来克服重力沿斜面向下的分力,故受力大于物体滑动时所受的摩擦力,即静摩擦力略大于滑动摩擦力; 2.当对物体施加的外力等于滑动摩擦力时,而我们假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力的话,那么二力平衡,物体所受合力为0,物体就应该保持原有的状态,静止不动,所以只有提供一个比滑动摩擦力稍大的力才能使物体产生与合力方向相一致的加速度,使物体运动,故静摩擦力略大于滑动摩擦力。 ------------- 如果我回答对你有帮助,请关注我一下。或有其他问题也可以关注我,给我发私信


柚子爱游戏


问题在接触面间隔大小有差异,也就是说,

相当于接触面间的摩擦系数减小了。或者说两个物体之前凹凸不平的啮合由甚变化为不甚,故相互牵扯的程度减弱。


用户1343255413917


静摩擦力要克服物体静止的惯性,而动摩擦力是物体已经动起来了,有运动的惯性


学无止境是科学


最大静摩擦力,惯性


高原137677076


摩擦系数


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