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从微观角度看,你觉得摩擦力的本质是什么?

zhao_admin1年前 (2022-03-03)科学课件54

我们知道,机械力的本质都是电磁力,摩擦力也是机械力的一种,其本质也算电磁力。但是,我觉得从微观角度考虑摩擦力,其实不太合适。

1、摩擦力的属性摩擦力指的是两个相互接触的物体,当存在相互运动的趋势时,两者接触面上的力。力的大小与接触面的摩擦系数和正压力有关。

根据摩擦力的定义,我们发现摩擦力实际上仍然是机械力的一种。从微观角度考虑,机械力是原子/分子间的相互作用力,即电磁力。

分子间的作用力与距离有关,过近表现为斥力,过远表现为引力,如上图。两物体接触的时候,从微观层面,正是分子间作用力的影响。但是,正如开篇所说,摩擦力从微观层面考虑不太合适。因为,两物体的接触,由于表面粗糙度的问题,绝大部分接触面,分子间的距离远大于分子力的影响范围。所以,实际上,此时分子力并没有起多大作用。

2、摩擦力的本质摩擦的本质其实是接触面的表面粗糙度问题。要知道,实际的机械制造,表面加工都无法保证加工平面绝对光滑。如下图,当两平面接触时,接触表面类似齿状(放大后的效果),互相啮合。

当上下物体有相对运动趋势时,假设上物体向右,下物体向左,如下图。我们取下物体作为研究对象,在接触表面,每一个小突起处,都存在一个向右的阻力。所以,表面粗糙度越小,越光滑,摩擦力就越小。

即使随着科技的发展,我们可以精确操控原子/分子,排序组成物质。由于分子间作用力的存在,分子间也不可能紧密贴合。此外,对于即使对于原子,由于是球形,紧密贴合后,依然会在表面形成高低不平,如下图。表面依旧粗糙,自然还会产生摩擦力。

3、总结摩擦力属于机械力,其本质也就是电磁力。但是摩擦力的大小实际上与电磁力并无太大关系,因为接触面的大部分都没有到达分子级的距离。所以,摩擦力产生的主要原因在于接触面的不平整、不光滑。

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