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指纹能增加摩擦力吗?

zhao_admin9个月前 (08-29)科学课件54

作为人类几乎独一无二的标志:指纹(目前为止还没有发现两个人有同样的指纹)的作用被人们津津乐道。其中就有一个广为流传的作用:增大手指与物体间的摩擦力。

这个结论看起来十分正确,因为我们所学习的摩擦力的公式就是:F=μ×Fn(Fn为法向压力,不一定是重力哦),μ有动摩擦静摩擦之分。

其中,μ和物体的材质、粗糙程度有关。手指上多了指纹,就相当于粗糙程度变大,自然,摩擦力就增大。

然而,现实中却并不是如此。

对于两个铁块木块之类的物体,上面的公式无疑是正确的。但是,我们的手指,却并不是什么铁块木块,而是,嗯,肉块。或者说,我们的手,更像橡胶。

近日,英国曼彻斯特大学的Roland Ennos和学生Peter Warman进行了指纹摩擦的测试,得出了与不同,可以说是相反的结论。  

通常两个固体材料之间的摩擦,涉及到一个法向应力。因此Ennos的实验方案是让Warman用手指抵住一块有机玻璃,随后沿着Warman的手指拖动有机玻璃,同时记录摩擦力的变化情况。

同时,Ennos设计了一个仪器,可以产生由弱到强的一系列应力。然后他将Warman的食指固定在该仪器上,进行摩擦实验。结果发现,关于指纹功能的普遍认识并不正确。一般来讲,手指和有机玻璃之间的摩擦力与二者界面之间的法向压力成正比。但实验的结果却出乎意料,随着法向压力的增加,摩擦力只略微上升了一点点。  

于是Ennos猜测,手指表面的弹性更类似于橡胶,那,其摩擦是否与接触面积成正比呢?

在采用宽和窄的两种有机玻璃样条进行摩擦实验之后,结果证明,一定程度压力下,成正比。

事实上,由于指纹的存在,导致手指区域皮肤是沟壑状的,手指与物体表面接触的区域仅为手指平滑表面的三分之一。也就是说,如果手指没有指纹,皮肤与物体的接触面积就会增大。这说明,指纹绝不会有助于增加摩擦。相反地,其有可能是为了减少摩擦力。  

Ennos从人类发展史的角度考虑,他认为,在人类进化的过程,指纹可能曾经有助于抓握粗糙的物体表面,比如树皮。

指纹的存在使得手指区域的皮肤更容易发生延展和变形,保护其手指区域皮肤因为巨大摩擦力而遭受损坏。

此外,指纹或许可以保持指心的水分,从而有助于抓牢潮湿环境中的物体。另有研究人员认为,指纹可以增加手指的触摸敏感度。

(图片均来自于网络,侵权必删)

指纹可以增加摩擦力

人类的指纹有什么作用?人类为什么会进化出指纹?

如果手指是光滑的摩擦力会很小 ,皮肤处于张紧状态,怎么抓东西呢

指纹即是手指末端内侧表皮突起的纹线,是由遗传和环境共同产生的。指纹每个人都有,却各不相同,重复概率大概是150亿分之一,这就是为什么现在很多设备都采用指纹识别的原因,安全性极高。指纹一般都是凹凸不平的,可以使人们在抓物体的时候增加摩擦力,从而更紧的抓住物体。仔细观察,指纹的形状一般分为三种类型:第一种看上去呈螺旋状的同心圆,叫做斗型纹;第二种看上去像簸箕,朝一边开口,叫做箕型纹;第三种纹形像弓一样,叫弓型纹。除总体形状不同之外,各人指纹纹形的多少、长短也不同。 指纹在胎儿第三四个月便开始产生,到六个月左右就形成了。当婴儿长大成人,指纹也只不过放大增粗,纹样终生不会发生改变。

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