初中物理教材中的滑动摩擦问题。刚才初中的娃娃问了我一个问题:摩擦力和接触面积有关系吗?答:“相关”。然后和“标准答案”对比。可惜,我错了!什么?我错了吗?从事机械、化工、电
初中物理教材中的滑动摩擦问题。
刚才初中的娃娃问了我一个问题:摩擦力和接触面积有关系吗?答:“相关”。然后和“标准答案”对比。可惜,我错了!什么?我错了吗?从事机械、化工、电气、环保建设项目,我错了????!!
所以我们在翻书的时候,教材给出了以下内容:滑动摩擦力的计算公式为f =μ N,其中μ称为动摩擦系数,也叫滑动摩擦系数。只与接触面的材质和粗糙度有关,与接触面积无关。n是正压力。
这是绝对的真理吗?我想到了n个反对这个“真理”的例子:
1.轴承
现在有各种类型的轴承,如滑动轴承,圆柱滚子轴承和深沟球轴承。相同材料、相同加工精度的不同种类轴承的摩擦系数不一定相同。如果是一样的,人类为什么要发明轮子?用木棍把它们卷起来就行了。
2.飞机
当然,飞机的阻力不仅仅是摩擦力,还有很多其他的阻力。但是摩擦是主要的。如果滑动摩擦系数只与材料和接触面的粗糙度有关,那么发动机对快慢平面的要求就不会那么高。什么超音速飞机?超光速飞机可以用风扇摇。
3.管道
摩擦系数只与接触面的材质和粗糙度有关,对于四根细管的长输管道已经足够。为什么要用大口径管道,浪费钱?
4.双向箔
一小块双向箔在一大块双向箔的表面上滑动。用脚后跟想想。它们之间的滑动摩擦与面积有关,但与接触面的粗糙度有关,因为滑动摩擦是由双向箔片之间的引力引起的,而不是机械摩擦。
唉,初中物理课本上关于滑动摩擦的讨论,本质上是在说“天下乌鸦一般黑”,然后出卷子的老师就根据这个结论开始乱出题了。只要你回答说可能会有白乌鸦,那你一定是错了。
回到问题本身,摩擦力和接触面积有关系吗?答:在一定的限制条件下,摩擦力与接触面积无关。这些限制条件如下:
(1)不考虑分子作用(如双向箔和塑料片),只考虑机械啮合。
(2)只适用于有屈服极限的材料,如初中课本中常见的小木块,不适用于弹性、粘弹性和流体。
(3)不考虑速度的影响。
(4)……其他条件我想不出来,但一定有条件。
当满足上述条件时,摩擦力与接触面积无关,“天下乌鸦一般黑”。