关于物理:为什么物体的表面非常的光滑,摩擦力反而会变得很大? 表面越光滑的物体摩擦力越大,还是粗糙的大!!!?

作者&投稿:化可 2025-05-13
为什么当接触面“非常非常光滑”时,摩擦力会突然增大?

你老师真厉害。。一开以为你老师错了。查了下,发现是我错。。为什么我上学的是老师没跟我讲。。

任何事物中都蕴含着一定的哲学道理,物理学中的哲学道理更是数不胜数,就连生活中最常见的摩擦力也蕴含着不少哲理。
就拿摩擦力与物体表面的关系来说,过去人们通常有这样的观点:“正压力不变的情况下,物体表面越粗糙摩擦力越大,物体表面越光滑摩擦力越小”。后来发现这个观点并不正确,当两个物体的接触面做得光滑到一定程度时,表面间的摩擦因数不是越来越小而是越来越大,此时两个相互接触的物体就像是被粘住一样难以分开。例如,在制作光学器件时,往往把两块光学镜片的接触面间做得非常光滑,使之直接接触形成一个整体,在光学工艺上被称作“光胶”,实际上没有任何胶,就是利用接触面间的光洁度粘住的;还有一种称之为“摩擦焊”的新工艺,对于两种不同材料的焊接,比如铝和不锈钢,由于材质的不同,热膨胀系数不同,很难用钎焊或氩弧焊来焊接,这时可以把两种材料通过摩擦使它们形成分子间的接触,从而由于分子间引力的作用使两种材料紧密结合起来,等于牢牢地把它们焊接起来。
摩擦力为什么有这种神奇的功效呢?这需要从摩擦力产生的机理来说明,根据现代摩擦力理论,两个互相接触的表面,无论做得多么光滑,从原子尺度看还是粗糙的,有许多微小的凸起。把这样的两个表面放在一起,微凸起的顶部发生接触,微凸起之外的部分接触面间有10-8 m或更大的间隙。这样,接触的微凸起的顶部承受了接触面上的法向压力。如果这个压力很小,微凸起的顶部发生弹性形变;如果法向压力较大,超过某一数值(每个凸起上约千分之几牛顿),超过材料的弹性限度,微凸起的顶部便发生塑性形变,被压成平顶(如下图所示),这时互相接触的两个物体之间距离变小,小到分子(原子)引力发生作用的范围,于是,两个紧压着的接触面上产生了原子性粘合。这时要使两个彼此接触的表面发生相对滑动,必须对其中的一个表面施加一个切向力,来克服原子(分子)间的引力,剪断实际接触区生成的接点,这就产生了摩擦。产生摩擦的真正原因在于接触面间的分子力作用,表面越光滑,接触越紧密,分子力的影响就越大,因而摩擦力也就越大。两个互相接触的表面会粘附得非常牢固时,摩擦力很大,会超过正压力,摩擦系数可以等于、大于1,甚至大到使两个物体结合为一个整体。在现代摩擦理论中,还加进了静电作用,光滑表面摩擦过程中可能带上异号电荷,它们之间的静电作用,也是摩擦力的一个原因。摩擦现象的机理实际是非常复杂的,是必须在分子尺度内才能加以说明的。由于分子力的电磁本性,摩擦力实际是由电磁相互作用引起的。
于是我们明白了在接触面间没有光滑到以上所说的那种程度时,有“表面越光滑摩擦力越小”的特点,而在物体接触面间达到一定程度的光滑条件下,再光滑反倒是“表面越光滑摩擦力越大”。这种现象很符合中国古代哲学中的“物极必反”的思想,任何事物的原理都有一个限定范围,如果超出这个范围则会出现与事物原理相反的局面。摩擦力在一定的光滑程度内,“表面越光滑摩擦力越小”就是正确的,超出这个光滑程度就成了谬误。由此可见,我们对于事物的理解常常要借助于辩证唯物主义来检验,不能认为有绝对正确的真理,任何事物都是相对的,牛顿运动定律超出它的范围就不是真理而是谬误了。

你的老师应该是这个意思,两个绝对光滑的平面之间没有空气,所以压力非常大,就是大气压*面积,可能还要加上一些分子引力,导致摩擦力非常大。就比如说两个表面“绝对”光滑的铁块压在一起,它们之间“摩擦力”就很大。
但是你的老师忽略了一点,摩擦力的产生是因为两个物体表面在微观下,是不平的,因而产生阻力,也就是摩擦力,因而两个绝对光滑的平面之间是没有摩擦力的,那种力可以看做是某种引力,所以你的老师说的不完全对。

摩擦力的本质就是组成物体粒子间的电磁力。所谓的粗糙,就是拿放大镜观察物体表面会发现一系列的凹凸不平,如果拿两个物体接触在一起,表观接触面积就是二者接触面的大小,而实际接触面积肯定远远达不到,因为那么多的凹凸不平相交错【一般实际接触面积只占表观接触面积的很小一部分】。中学物理所说的“摩擦因数μ和接触面大小无关”只是在光滑程度未低到一定要求的说法。不难想象,接触面越光滑的物体,实质接触面积肯定很大【在生活中的直观感受就像用干毛巾(暴晒两小时过的)和湿毛巾(用手拧干的)擦身子的感觉一样,干毛巾的吸水效果还不如湿毛巾,就是毛巾与皮肤之间实际接触面积的问题】。至于摩擦力与正压力成正比,也是因为正压力增大会一定程度上压平那些凹凸不平,而导致两物体实际接触面积增大,从而间接增强了粒子间的相互作用。说到这你就应该懂了,表面光滑的俩物体,实际接触面积会很大,而粒子间的电磁力在细微尺度上的数值是惊人的,所以在宏观上表现出来的摩擦力就会很大。

不太明白楼主说的是什么意思,摩擦力主要受俩个方面的因素影响,摩擦系数和接触面所受到的力,摩擦力变大可能是所到到的压力变大了,如果是与流体(空气,水等)之类的摩擦,还要考虑到流体运动所受到的力,太光滑,流体运动所施加的力较大。。。可能你们老师说的是这个吧

摩擦力等于摩擦因数乘以压力,摩擦因数取决于物体表面的光滑程度,而压力取决于力的大小,如果物体表面很光滑而摩擦力变大就说明,物体表面所受到的压力变大了

物体的表面非常的光滑,两物体的接触表面的分子力很大,这时考虑的主要是分子力

我表示怀疑,随便都可以举出一个反例,一个不动的光滑小球,且与地面没有滑动趋势,连静摩擦都没有,哪来的摩擦力

另外,如果考虑动摩擦力,物体对接触面压力不变的话,由公式 f = F*μ (μ是摩擦因数,与光滑程度正相关) 显然摩擦力要小。


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