摩擦的用途
摩擦力不全然是阻礙物體運動的進行。在有些情況下,摩擦力是用於推動物體運動所需的力,
我們走路時,鞋底對地麵向後施力,因摩擦而產生向前的作用力,因此得以行走。如果改在冰麵上步行時,則因摩擦力過小而難於走動。◎ 手以大小不變之握力握住圓柱形空玻璃杯,使杯口保持水平向上並逐漸將開水注入。若杯子始終呈靜止,則手之握力、變化的杯重、與摩擦力間有何關係?試詳述其理由。
拿筷子挾鹵蛋,筷子之表麵必須稍微粗糙不宜太光滑,才能靠摩擦力幫忙把鹵蛋送入口中;磨刀石與刀子間適當的摩擦力才能使刀子磨得又快又亮。
◎ 汽車也是利用輪胎與地麵之間的摩擦力而得以行進。當汽車的引擎運轉時,帶動輪子轉動,輪子和地麵的接觸點對地麵向後施力,因此輪子獲得一向前的摩擦力,推動汽車前進。
◎ 有許多機械的設計也都利用摩擦來傳遞動力,例如汽車內的飛輪是利用皮帶和輪槽間的摩擦來傳動,用於驅動風扇、發電機等。為避免打滑,這些皮帶的內麵還鑄成齒狀,以增強摩擦。
流體的摩擦
1.和流體的性質有關,例如物體在水中時的摩擦力就比在空氣中時為大;
2.和固體摩擦力不同的是:流體摩擦力與物體在流體中的運動速度與接觸麵積的大小有關。物體的速度愈大,或接觸麵積愈大,則所受到的流體摩擦力就愈大。
3.機車、汽車、火車、飛機等在高速行駛時,空氣之摩擦力或空氣阻力就變得很重要,其克服的方法為將運動體作流線型化的設計。可是要使其能安全刹車停止,就又必須依靠摩擦性質作出妥善的刹車設計。
刹車係統
大家都可能注意到火車或遊覽車、貨車等較重車輛刹車停止時,都會發出巨大類似歎氣之響聲。這一響聲是來自動力刹車係統,於刹車完成後釋放壓縮空氣所造成。
動力刹車係統有真空動力刹車係統與壓縮空氣動力刹車係統兩種,它們都能造成巨大壓力,並將其傳遞到輪子之刹車鼓(或刹車碟)的接觸麵積上。因為壓力強度越大正向接觸力就越大,此接觸方便產生強大的摩擦力,終使車輪能於短時間內停止滾動,而改以滑動摩擦的方式來阻止車子之前進。
如何防止刹車失靈
摩擦會生熱,雖然設計上及材料上都考慮了散熱效果,但在緊急刹車或下坡路段長時間連續使用刹車時,溫度的升高仍然經常造成刹車失靈現象,為維持刹車之正常運作,有些車輛裝有噴水設施來降溫,而有經驗的駕駛在緊急刹車時都會采用連踩數腳的刹車動作來防止。
許多車輛均加裝ABS(Anti-skid braking system) 防滑刹車係統,由電子化電路係統來代替人類之反應能力,使行車之安全獲得很大的保障。
ABS ( Anti-skid braking system )
ABS刹車係統是「防止刹車鎖死」的電腦係統裝置,當駕駛人用力踩刹車時,ABS係統會在短時間內做「解除刹車、再刹車」等連續動作。因為,刹車鎖死後汽車輪胎即打滑,車輪打滑後駕駛人易因無法控製車行方向而出意外;ABS亮燈則表示出現異常狀況。
固體表麵之間的摩擦力
固體表麵之間的摩擦力的來因有兩個:固體表麵的分子之間相互的吸引力(膠力)和它們之間的表麵粗糙所造成的互相之間的卡住。滑動摩擦力
F \\u003d μ*Fn
滑動摩擦力總是比最大靜摩擦力要小。它由垂直於摩擦麵的壓力Fn和滑動摩擦係數μ決定,它與滑動麵之間的相對速度和麵積無關。摩擦係數由滑動麵的物質、粗糙度和(可能存在的)潤滑劑所決定。