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摩擦系數(shù)為什么不能大于1
摩擦力產(chǎn)生在兩個接觸表面之間。我們用肉眼看到的光滑固體表面,當用放大鏡觀察時,就會發(fā)現(xiàn)其表面是凸凹不平的,好像布滿了高峰山谷一般。當兩個物體相互接觸時,摩擦是接觸表面原子之間的附著力引起的。摩擦系數(shù)μ等于摩擦力f與法向正壓力N的比值,即μ=f/N。
可以看到,摩擦力f決定于接觸表面原子之間的相互作用力 以及存在著這樣相互作用力的原子的數(shù)量,而與正壓力N并無很直接的關聯(lián)。
因此從理論上講,摩擦力有大于正壓力的可能性,摩擦系數(shù)μ有大于1的可能性。
但是從實踐上講,自然界中不同物質之間的滑動摩擦系數(shù)μ很少有大于1的場合。其原因在于 滑動會影響相互接觸原子的數(shù)量以及它們之間的相互作用力。
曾有人測算過 F1賽車止動時,輪胎與地面之間的摩擦系數(shù),該系數(shù)值達到了2.83。這曾被引用為滑動摩擦系數(shù)大于1的一個罕見實例。但是大家知道,車輪胎的表面形狀,即使肉眼看上去 也是凹凸不平的,因此使車靜止下來的力量不僅是只有摩擦力,還有凹凸形狀所引起的純阻力。標準嚴格意義的滑動摩擦應該是指 肉眼看上去近乎光滑的接觸表面內的原子之間相互作用。到目前為止,還沒有發(fā)現(xiàn)那樣2種材料,其間的 滑動摩擦系數(shù) 大于1。但是需要強調,盡管沒有滑動摩擦系數(shù)大于1的好的實例,然而從理論上講,滑動摩擦系數(shù)是可以大于1的。在中學教材中,所以物理題目都不是脫離實際的,所以滑動摩擦系數(shù)都是小于1的。
雖然沒有滑動摩擦系數(shù)大于1的好的實例,但是靜摩擦系數(shù)大于1的例子卻比比皆是。例如我們經(jīng)常能看到 一個物體靜止在傾角大于45度的斜面上 的例子。很容易計算出,這種場合的 靜摩擦系數(shù) 是大于1的。另外美國C ·基特爾等著的《伯克利物理學教程》di一卷《力學》上有一表格記載有:銅與銅靜摩擦系數(shù)是1.6,橡皮與固體靜摩擦系數(shù)是1.0 ~4.0 。以上均可表明摩擦系數(shù)可以等于或大于1。