增加摩擦

内容

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方法1之2：创建更粗糙的表面
方法2之2：增加液体或气体中的电阻
警示语

您是否曾经想过为什么快速将双手揉在一起会变得温暖，或者为什么实际上可以通过将两根棍揉在一起来起火？答案就是摩擦！当两个表面相互摩擦时，它们将在微观水平上抵消彼此的运动。这种阻力将以热能的形式产生能量，您可以将其用于加热手，起火等。摩擦力越大，释放出的能量就越多，因此知道如何增加两个运动物体之间的摩擦力。机械系统中的零件基本上为您提供了产生大量热量的机会！

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方法1之2：创建更粗糙的表面

创建更多的“粗糙”或粘性接触点。 当两种材料相互滑动或摩擦时，会发生三件事：可能会夹住小角，裂缝和表面不规则；一个或两个表面可以响应于运动而变形；最终，任何表面上的原子都可以开始相互作用。出于实际目的，所有这三个功能都在做相同的事情：产生摩擦。挑选出具有磨蚀性（例如砂纸），变形（例如橡胶）或发粘（例如胶水等）的表面是增加摩擦的简便方法。
- 技术教科书和类似资源可以极大地帮助您选择用于增加摩擦的材料。大多数标准建筑材料都具有已知的“摩擦系数”，即与其他表面一起产生多少摩擦的量度。下面仅列出了几种已知材料的摩擦系数（值越大表示摩擦越大）：
- 铝上铝：0.34
- 木材上的木材：0.129
- 橡胶上的干混凝土：0.6-0.85
- 橡胶上的湿混凝土：0.45-0.75
- 冰上冰：0.01
用力将两个表面推在一起。 物理学中的一个基本定义是，物体承受的摩擦力与法向力成比例（出于我们的目的，该力等于物体推向另一个物体的力）。这意味着如果以更大的力将两个表面推在一起，则可以增加两个表面之间的摩擦。
- 如果您曾经使用过制动盘（例如，汽车或自行车上的制动盘），那么您已经在实践中看到了这一原理。在这种情况下，通过按压制动器，一组摩擦发生块被推向附着在车轮上的金属盘。踩刹车的力越强，将刹车块压在碟片上的力就越大，并且摩擦也会越大。这使您可以快速停车，但也会释放大量热量，这就是为什么在严重制动后制动系统通常会非常热的原因。
停止任何相对运动。 这意味着，如果一个表面相对于另一个表面移动，则将其停止。到目前为止，我们专注于 动态的 （或“滑动”）摩擦-两个物体或表面相互摩擦时发生的摩擦。实际上，这种摩擦形式不同于 静止的 摩擦-当一个物体开始向另一个物体移动时发生的摩擦。本质上，当两个对象开始彼此相对移动时，它们之间的摩擦最大。一旦它们运动，摩擦力就会减小。这就是为什么很难让重物移动而不是保持重物的原因之一。
- 要观察静摩擦和动摩擦之间的差异，请尝试以下简单的实验：将椅子或其他家具放在家里的光滑地板上（而不是地毯或地毯上）。确保家具的底部没有任何保护性“螺柱”或任何其他类型的材料，以使其更易于在地板上滑动。尝试家具只是用力推动，使其开始移动。您应该注意到，一旦家具开始移动，立刻就容易推了。这是因为家具和地板之间的动摩擦小于静摩擦。
清除表面之间的液体。 油，油脂，凡士林等液体可显着减少物体与表面之间的摩擦。这是因为两种固体之间的摩擦通常比固体与介于两者之间的液体之间的摩擦高得多。为了增加摩擦力，您可以从方程式中排除所有可能的液体，只有“干燥”的零件才引起摩擦力。
- 尝试以下简单的实验以了解液体在多大程度上可以减少摩擦：如果手感很冷并且想要加热它们，请双手搓揉。您应该能够立即注意到，摩擦使它们变暖了。然后在您的手掌上涂大量乳液，然后再次尝试相同的操作。快速将双手揉在一起不仅容易，而且您会注意到它们的发热量也降低了。
卸下轮子或托架，以产生滑动摩擦。 车轮，托架和其他“滚动”物体会经历一种特殊类型的摩擦，称为滚动摩擦。这种摩擦几乎总是小于通过将同一物体在地面上滑动而产生的摩擦。 -这就是为什么这些物体倾向于滚动而不在地面上滑动的原因。要增加机械系统中的摩擦力，可以卸下轮子，托架等，使零件彼此滑动而不滚动。
- 例如，考虑将沉重的重量拉到车架上的地面与车架上的等效重量之间的差异。马车有车轮，因此比马车更容易拉动，马车在地面上拖动时会产生很大的滑动摩擦。
增加粘度。 固态物体并不是唯一会产生摩擦的东西。液体物质（分别是液体和气体，例如水和空气）也会产生摩擦。液体流过固体时产生的摩擦力大小取决于几个因素。最容易控制的一种是粘度-这就是通常所说的“厚度”。通常，高粘度的液体（“粘稠”等）会比低粘度的液体（“光滑”和“液体”）引起更大的摩擦。
- 例如，考虑通过吸管吹水与通过吸管吹蜂蜜时必须付出的努力。水不是很粘，很容易通过吸管移动。用吸管吹蜂蜜要困难得多。这是因为蜂蜜的高粘度在通过细管如吸管吹制时会产生很大的阻力并因此产生摩擦。

方法2之2：增加液体或气体中的电阻

增加液体的粘度。 物体行进通过的介质会在物体上施加力，总的来说，该力试图抵消物体上的摩擦力。液体密度越大（因此粘性越大），在给定力的作用下，物体在液体中移动的速度就越慢。例如：大理石从空中掉落的速度比从水中掉落的速度快，而从水流掉的速度比通过糖浆的速度快。
- 大多数液体的粘度可以通过降低温度来增加。例如：大理石在室温下通过糖浆的下落比通过糖浆的下落要慢。
增加暴露在空气中的面积。 如上所述，液体物质（例如水和空气）在流过固体时会产生摩擦。物体在液体中移动时所经历的摩擦力称为阻力（取决于介质，也称为“空气阻力”，“水阻力”等）。阻力的特性之一是物体具有较大横截面的物体（即，随着流体在流体中流动而具有较大轮廓的物体）承受的阻力更大。这使液体有更多的表面可推动，从而增加了物体在物体中运动时的摩擦力。
- 假设一个小卵石和一张纸各重1克。如果我们让它们同时落下，小卵石将直线下降，而纸页将缓慢地向下旋转。在这里，您可以看到空气阻力的作用-空气推向大而宽的纸张表面，从而产生阻力，并且纸张的下落比卵石（横截面相对较窄）的下落要慢得多。
选择具有更大阻力的形状。 尽管物体的横截面是一个好的 一般的 是电阻大小的指示，实际上电阻的计算要复杂得多。不同形状在它们通过的液体中的行为方式不同-这意味着某些形状（例如平板）比由相同材料制成的其他形状（例如球体）更具抵抗力。因为将空气阻力的相对大小的量度也称为“阻力系数”，所以可以说空气阻力较大的形状的阻力系数较高。
- 例如，考虑一架飞机的机翼。飞机典型机翼的形状称为翼型。这种光滑，狭窄和圆形的形状很容易在空气中移动。阻力系数非常低-0.45。另一方面，您可以想象机翼具有锐角，呈块状或看起来像棱柱。这些机翼会产生更大的摩擦力，因为它们在飞行中会产生很大的阻力。因此，棱镜具有比机翼轮廓更大的阻力系数-约为1.14。
使对象简化。 与各种形状的不同阻力系数有关的另一种现象是，具有更大，更方形的“整流罩”的对象通常会比其他对象产生更多的阻力。这些物体由粗糙的直线组成，通常不会向后变窄。另一方面，流线型的物体通常更圆且向后逐渐变细，就像鱼的身体一样。
- 例如，与几十年前的同类型家用轿车相比，如今的普通家庭用轿车的设计方式。过去，汽车更加拥堵，直线和矩形线更多。如今，大多数家用汽车都更加精简，并且在很大程度上实现了柔和的圆润。这是有目的的-流线型的形状意味着汽车受到的阻力较小，从而减少了发动机推动汽车的工作量（并减少了油耗）。
使用允许较少空气通过的材料。 有些材料允许液体和气体通过。换句话说，有孔供液体通过。这确保了液体推向其上的物体的表面变小，因此阻力较小。即使孔是微小的，此属性也仍然有效-只要孔大到足以允许液体/空气通过，阻力就会减小。这就是为什么降落伞由结实的轻质丝绸或尼龙制成，而不是由棉质或咖啡过滤器制成，旨在产生很大的空气阻力，从而降低人或物体坠落的速度。
- 为了举例说明此属性的实际作用，请考虑一下在乒乓球拍中钻一些孔时会发生什么情况。然后，快速移动桨叶变得容易得多。这些孔可让空气在摆动拨片的同时通过，这大大降低了阻力，并使拨片移动得更快。
提高物体的速度。 最后，无论物体的形状或材料的渗透性如何，物体遇到的阻力都将随着其运动速度的增加而增加。一个物体移动得越快，它将必须移动的液体就越多，这反过来又增加了阻力。由于很高的阻力，以很高的速度运动的物体可能会遇到很高的摩擦力，因此这些物体通常会在此处进行流线型处理，否则它们会由于阻力而散开。
- 考虑一下洛克希德SR-71“黑鸟”，这是一架在冷战期间制造的实验性间谍飞机。黑鸟可以以高于3.2马赫的速度飞行，尽管其流线型的设计使其在那些高速下仍具有极高的抵抗力-极端到足以使飞机的金属机身由于飞行过程中空气摩擦产生的热量而膨胀。。