歆琳科普

本题是很值得探讨的课题，我这里有一本清华大学教科书《摩擦力原理》，主要是依据唯象方法论，没从本质层面探讨，读者可查阅。

不过我想以物理新视野的方式，来回答这个专业问题。先给出唯象论的答案。然后探讨摩擦力的本质。

通过实验统计法，探讨摩擦力要素

直接从实验现象大数据分析获得动力学方程，叫唯象方法论。以下两个答案，不难理解。

其1：摩擦力与界面粗糙度及其正压力成正比。界面粗糙度=非接触面积÷覆盖面积，即：

F=ζNA₁/A...(1)，

摩擦系数ζ，与界面材料的硬度(H)、密度(ρ)、粘度(μ)等结构参数有关。

方程(1)表明，特定材料之间的摩擦力，与界面的非接触面积成正比。

换言之，如果不是悬浮状态，非接触面积越大，摩擦力越大。显然，接触面越小越粗糙，坡面越陡峭，阻力就越大。

例如，轮胎接触石子路面的摩擦力，远大于光滑的硬质路面。

其2：摩擦力(F)与界面的密封度及其正压力成正比。界面密封度=接触面积÷覆盖面积，即：

F=ζN(A-A₁)/A...(2)

方程(2)表明，摩擦力与界面间接触面积成正比。因为接触面积越大，密封性越好，真空度与吸附力越大。如轮胎接触致密的泥炭路面。

把方程(1)与(2)合并起来，可以写成：

F=ζNA₁(A₁-A)/A²...(3)

显然，就唯象方法论而言，不同材料的摩擦系数(ζ)是摩擦力要素的研究重点。

摩擦力的本质，是电子的抗简并压

先来分析界面粗糙度这一要素，是怎么生产摩擦力的，我称之为“粗糙阻力机制”。

表面越粗糙，如同锯齿状分布。锯齿顶尖端部分面积很小，因重力(mg)作用的压强(p)很大，简称锯齿压强，写成：

p=N/A₁=mg/A₁...(4)

锯齿压强，压迫材料内部的核外电子做加速运动，同时，电子电荷加速切割核电荷磁场，加大了电磁感应的洛伦兹力或电磁力，而且，缩小了电子绕核的轨道半径(r)。

换言之，摩擦力所作的体积功(W)，转化为核外电子轨道动能增量或n个电子电磁力增量。

W=pV=pA₁n△r...(5)，

△Ek=n·½m₀v²=nke²(1/r-1/r)...(6)

其中△r是电子轨道半径的负增量。

不难理解，可以得出以下本质性的推论：

根据反作用力定律，摩擦力对核外电子施加体积功，核外电子必有抗简并压的反作用力，其大小为n个电子的电磁力增量。

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物理新视野

关于这个问题，我们先了解下有关摩擦力知识，中学时期我们在力学课上都了解过摩擦力，但印象最深刻的就是要想增加摩擦力，表面肯定越粗糙越好，所以生活中我们使用的物品都会刻意去做一些勾痕以增加摩擦力。正如题所问，现在看来摩擦力远不止这么简单。

摩擦力产生的原因

摩擦力是一个物体相对于另一个物体运动的阻力。它不像引力或电磁力那样是一种基本力。相反，科学家认为摩擦力是两个物体相互接触的表面上带电粒子之间的弱电磁吸引引起的，所以这一点就跟材料有很大的关系。而表面粗糙度只是一个因素而已。

物理学家们在15世纪就开始把支配摩擦力的定律拼凑在一起，但由于相互作用非常复杂，描述不同情况下摩擦力的特征通常需要实验得出，不能仅从方程或定律推导出来。

对于每一个关于摩擦的一般规则，都有许多例外。例如，两个粗糙的表面（如砂纸）相互摩擦时会产生更多的摩擦力，而非常光滑的抛光材料（如玻璃板材），如果仔细地清洗掉表面上的所有微尘颗粒，它们可能会非常牢固地粘在一起，并且产生很强的摩擦力。

摩擦类型

摩擦力主要有两种，静摩擦和动摩擦。静摩擦作用于两个相对静止的表面，而动摩擦作用于运动中的物体。

在液体中，摩擦是流体运动层之间的阻力，也称为粘度。一般来说，粘性越大的液体越粘稠，所以蜂蜜比水有更多的液体摩擦力。

固体材料内部的原子也会经历摩擦。例如，如果一块固体金属被压缩，材料内部的所有原子都会移动，产生内摩擦。

在自然界中，不存在完全无摩擦的环境：即使在太空，微小的物质粒子也会相互作用，产生摩擦力。

摩擦系数

两个相互运动的固体会产生动能摩擦。在这种情况下，摩擦是两个物体之间作用的垂直力的一部分（这个部分是由材料的摩擦系数决定的，而这个数是通过实验确定的）。一般来说，动摩擦力与接触面积无关，与两个物体移动的速度无关。

摩擦力也作用于静止的物体。静摩擦阻止物体运动，并且比两个物体相对运动时所产生的动摩擦力大。静摩擦力是使一个箱子在斜坡上不向底部滑动的原因。

摩擦在许多日常过程中起着非常重要的作用。例如，当两个物体摩擦时，摩擦使一些运动能转化为热。这就是摩擦起火的原因。

摩擦也是造成自行车齿轮和其他机械部件磨损的原因。这就是为什么润滑油或液体常被用来减少运动部件之间的摩擦和磨损。

为什么橡胶在玻璃上难以滑动？

根据上文我们知道，摩擦主要不是由表面粗糙度引起的。摩擦是由分子间的弱电磁力引起的，比如氢键和范德华键。如果两个电中性的非极性原子靠得足够近，它们就会相互产生电偶极矩，然后相互吸引。这些弱键导致两个表面接触的物体相互吸引，使得一个物体很难沿着另一个物体滑动。

此外，滑动运动可以在物体接触时产生振动（声子），这会从滑动运动中带走能量，从而减慢物体的速度。因为摩擦主要是由电吸引而不是表面粗糙度引起的，光滑的物体仍然可以有相对较高的摩擦系数。

事实上，光滑物体会经历非常高的摩擦（只要它们的化学结构能表现出显著的电磁力），如果表面粗糙度非常高，那么接触的表面积也会更多。降低表面摩擦力的最好方法是同时解决这两个问题：将表面弄光滑以降低表面粗糙度，然后洒上润滑油，以防止化学键合产生的弱电磁力，如油或石墨。

量子科学论

“如果摩擦是表面粗糙决定的，那为啥橡胶在玻璃上滑动这么难？”，相同材料的物体，其摩擦力大小主要和接触面的光滑程度以及垂直接触面的压力有关。因此题目本身并不严谨，仅通过橡胶在玻璃上滑动困难而推翻“接触面的粗糙程度影响摩擦力大小”这一观点，我认为是不合理的，至少其缺乏相同材料的对比试验。

摩擦力的成因

我们把阻碍物体相对运动或者相对运动趋势的力称为摩擦力， 摩擦力一般分为滑动摩擦、滚动摩擦和静摩擦三种。通常来说，摩擦力的大小和物体之间的压力以及物体接触面的光滑程度有关，有一点值得要注意，那就是静摩擦力的大小其实是具有“被动性”，它的大小是随“使物体产生运动趋势的力的大小”而变化的，在使物体产生移动前，你施加的力越大，物体接触面间的静摩擦力也就越大，当然，最大静摩擦力还是和物体间的压力以及光滑程度是有关系的。世界上不存在绝对光滑的物体，因此理论上来说任何互相接触的物体都可以产生摩擦力，包括固体、液体和气体之间的接触，同样在物体的内部也会有摩擦力。

虽然摩擦力无时无刻不存在于我们的生活中，但是科学家并不清楚摩擦具体的形成原因，我们所熟悉的摩擦定律其实也只是一个经验定律。关于固体间摩擦力的形成原因，目前主要有两个理论，既凹凸啮合理论和粘附理论。对于凹凸啮合理论来说，当两个物体相互接触时，由于物体表面存在粗糙不平，凸起与凹陷就会像齿轮一样互补啮合在一起，当推动其中一个物体时，也就必然会出现摩擦阻力来带动另一个物体，因此物体接触面越粗糙，二者之间的摩擦力也就越大。下图，轮胎表面凹凸不平。

对于粘附理论来说，我们首先要认识到世界上并不存在绝对光滑的物体，一些看起来非常光滑的物体表面，如果放大到原子层面依然是凹凸不平的，因此当两个物体靠近时，在物体表面的微观结构中这些凸起部位会最先接近在一起，并随着接触压力的增加，两个物体表面中的凸起结构趋于紧密贴合状态，此时两个凸起接触面间的分子或者原子将产生明显的吸引力（本质为电磁力），从而使凸起接触面呈现出明显的吸引作用，这一点就像是在粒子层面实现了粘合一样，如果要使这两个物体的表面产生相对运动，就要克服这种“粘合力”，因此摩擦力就出现了。下图，壁虎的飞檐走壁和范德华力有关。

科学家在后来的研究中发现，物体表面不管是通过“凹凸啮合”作用还是“粘合”作用，都会产生摩擦力，因此理论上这两种理论都是具有合理性的，不过二者的侧重点还是有差别的，通常来说金属表面接触时，其摩擦力形成机制更符合“粘附理论”，而对于木材等较为粗糙的表面，其摩擦力形成机制更符合“凹凸啮合理论”。

为什么橡胶在玻璃上很难滑动

对于本题来说，首先我们不能认为摩擦力是由物体表面的粗糙程度所决定，只能说粗糙程度会起到一定的影响，因为摩擦力的大小至少还和物体接触面间的压力有关。通常情况下，我们可以通过F = μ*Fn来计算物体之间的滑动摩擦力大小，其中μ代表滑动摩擦系数，Fn代表垂直摩擦面的压力，因此单纯的问为什么橡胶在玻璃上很难滑动时，我们可以认为是压力太大的缘故。除此之外，要知道物体间的滑动摩擦系数也会受到多种因素的影响，或者说在不同的情况下会有不同的滑动摩擦系数，比如物体间的接触面做的越光滑，摩擦系数也就越低，除此之外，接触面的干湿程度、温度等都会影响滑动摩擦系数值。

那么为什么当施加相同压力时橡胶与玻璃的摩擦力大于其他物体？其实这个问题并没有什么意义，因为不同的材料其必然是有差异的。比如硬钢与硬质橡胶的动摩擦系数大约为0.38，而玻璃与硬质橡胶的摩擦系数大约为0.53，这说明玻璃与硬钢在材质上是不同的，如果结合现有的摩擦理论，我们可以认为是由于硬钢更光滑一些，而玻璃稍差一些，当然，也可能是“粘合力”的差异。

写在最后的话

综上所述，在对比不同物体间的摩擦力大小时，我们需要综合考虑，摩擦力主要受物体的粗糙程度以及接触面的压力影响，但如果仅通过橡胶在玻璃上滑动困难而推翻“接触面的粗糙程度影响摩擦力大小”这一观点，我认为是不合理的，因为其缺乏基本的对比试验。因此我建议，可以通过“相同压力下同一个橡胶在粗糙玻璃表面和光滑玻璃表面分别测量摩擦力”来分析物体粗糙程度对摩擦力的影响效果。

感谢浏览，我是漫步的小豆子。

漫步的小豆子

谁告诉你摩擦力由表面粗糙度决定？摩擦力的产生很复杂，并不是只取决于粗糙度，至今人类还未完全研究出摩擦产生的原因。影响摩擦力的因素有材质、表面粗糙度、硬度、强度、塑性、空气湿度、材料中电子运动状态……例如两块很光滑的钢板摩擦力有时会很大，有时候两块材料间添加润滑剂摩擦力不减反增。两块光滑的玻璃摩擦力很大，表面粗糙的玻璃摩擦力反而小。

江城大雨

因为摩擦力是由粗糙程度决定的，所以橡胶在玻璃上滑动很难。橡胶和玻璃的接触面有好几万亿凸起，数量之多以至于人眼和设备都无法查清，当然比那些只有几百万凸起的接触面更粗糙，也更难滑动。

当然这是经不起推敲的诡辩，其目的只是使提问者更全面地思考问题，推翻既有成见，从新的更合理的角度重新审视思考这个问题。

缔造新社会

影响摩擦力得三个因素，摩擦力系数，接触面积，作用在接触面的压力。

它俩之间的系数大

胡阿坤Bery

表面粗糙度只是其中一方面，接触面大小是另一方面，而且是起决定性的一方面。

个人认为，过去关于摩擦力的理论，研究方向都是错误的！摩擦力就是两物体所有理论接触点从零到既定速度所施加的力的综合。

两物体接触时，可以看做无数细小的面接触，处于静止状态。打破静止需要的力可分几个方面:

1.接触面的多少。面越多需要的力越大。

2.接触面的大小。面越大需要的力越大。

再光滑的物体也是可以细分为凹凸不平的更小的面的，物体接触时就是这些面在接触。详细说一时半会说不完，举几个例子吧。

1.两块橡胶接触。与接触面垂直力的大小使得橡胶本身变形，接触面增大则摩擦力增大。

2.两块玻璃接触。细分后，接触面小切多，需要的初始力增大，运动中则不需要太多力。如果在两块玻璃中间加水，这个现象会更明显。初始力更大，一旦进入运动状态则不需要更多的力维持，你施加的力突然就会全部转换到运动力。

3.两块毛巾接触，表面不平，会形成很多嵌入式接触，你施加的力与接触面不在一个方向上，那么只能是破坏性的改变嵌入式结构才能达到运动的目的，这也就是摩擦会使物体破损但越来越光滑的原因。

4.如果两物体全是凸起式的点触面但点密度不一样无法形成嵌入，那么不用多少力就能滑动，轴承就是这个原理。

那么就应该有一个新的公式，总面积以定的情况下，接触面大小和多少成反比，乘以粗糙系数（加入垂直力与抗变形系数），得出初始力大小，再以此为据算出力的损耗，得出运动过程中维持力的大小。

壁线

摩擦力发生两个接触物体之间。

影响摩擦力大小的第一个因素是上面物体的质量越大，摩擦力越大。

第二个因素是两个接触物体表面之间的情况有关，通常用摩擦系数来描述。摩擦系数越大，摩擦力越大。这个系数由实验得出。

摩擦系数与两物体的材质都有关。玻璃与玻璃接触，两者都光滑，摩擦系数小，摩擦力就小。

橡皮与玻璃接触，由于橡皮表面相对粗糙，摩擦系数增大，摩擦力也就增大了。

橡皮是柔性材料，当紧压玻璃时，两者分子之产生巨大的引力，这时摩擦力更大，可能根本拖不动橡皮，甚至将玻璃提起来。

辛福先

祖先们的理论是以实验为支撑的，因此得以服众，但摩擦力的问题，是我们以经验得出的理论，应为感性知识，因此不具有普遍性。总有一天我们的理论会遇到一些不能解释的问题。一个问题一般有很多解决办法。看似每个办法都具有合理性，但真正知道问题根本原因并解决只有一种，其他办法暂时解决，是因为等价性的存在。再说牛顿万有引力和爱因斯坦相对论，都能解释引力，这就属于局部等价性，但如果扩展至宇宙，能够解释的理论则正确，但不代表根本上解释！

因此我们对摩擦力的认知，是不够本质的，不全面的。所有这些反映出我们知识是唯心主义所讲的那样子，意识决定物质世界，我们只活在自己编造的世界中。一个表象的世界，一个意识和感官构建的世界中。

今天157400046

玻璃的光滑是相对的，如果用显微镜观察玻璃表面也是凹凸不平，橡皮质地柔软，用手压着在玻璃上滑动时能让橡皮表面与玻璃表面的凹凸相互紧密贴合，所以能够感觉到阻力，如果是在更粗糙的物体表面用同样的力度滑动橡皮，可以更加感到阻力增加并有可能让橡皮撕裂。

關鍵字: 新视野 探讨 科学