[讨论]摩擦力的大小接触面积有关吗？ [复制链接]

《科学课》网上沙龙群讨论实录：

二剪梅(28739986) 16:13:52
请发表意见：摩擦力的大小接触面积有关吗？

小熊座α(546209981) 16:14:29
no

二剪梅(28739986) 16:15:56
确定吗？

小熊座α(546209981) 16:15:09
yes
远航(262229579) 16:15:11
理论上是没有关系
不过不绝对
如果接触面小到只有针尖大小？

二剪梅(28739986) 16:16:30
给你个学生的质疑：赛车的大轮子说明了什么？（用增大轮子的接触面积来增大摩擦力啊） 

远航(262229579) 16:15:33
可能有个限度,但不清楚限度的依据

海阔天空(249874658) 16:16:02
应该有关 

二剪梅(28739986) 16:17:07
这样能否可以说明：增大摩擦接触面积与摩擦力大小有关吗？ 

海风(190674055) 16:16:41
理论上是这样的  ：F=U*N ,  摩擦力=动摩擦因数*正压力 ,
动摩擦因数的大小紧取决于接触面的粗糙程度,与面积无关

二剪梅(28739986) 16:18:34
麻烦请大家思考：怎样处理学生的质疑？

远航(262229579) 16:17:58
理论说：是在相对范围内的无关

小麦猪猪(462943602) 16:18:55
通常我们说增大摩擦,就是增大摩擦力吗?

海阔天空(249874658) 16:19:02
做实验时遇到过

竹山居士(313571698) 16:20:50
轮子大只是相对于骞车低矮的车身而言的，轮子宽倒是实在的，我想应该是为了减少在骞车高速状态下路面对轮子的磨损吧。

海风(190674055) 16:22:21
1．摩擦力
(1)定义：两个互相接触的物体，当它们要发生或已经发生相对运动时.就会在接触面上产生一种阻碍相
对运动的力,这种力就叫做摩擦力.
(2)物体之间产生摩擦力必须要具备以下三个条件:
第一,物体间相互接触、挤压
第二,接触面不光滑
第三,物体间有相对运动趋势或相对运动.
2.滑动摩擦力
(1)定义:当一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦力叫滑动摩擦力.
(2)研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关系的实验:
实验时为什么要用弹簧秤拉木块做匀速直线运动?这是因为弹簧秤测出的是拉力大小而不是摩擦力大
小.当木块做匀速直线运动时,木块水平方向受到的拉力和木板对木块的摩擦力就是一对平衡力.根据两
力平衡的条件,拉力大小应和摩擦力大小相等.所以测出了拉力大小也就是测出了摩擦力大小.
大量实验表明,滑动摩擦力的大小只跟压力大小、接触面的粗糙程度相关.压力越大,滑动摩擦力越大;接
触面越粗糙,滑动摩擦力越大.
(3)滑动摩擦力是阻碍相互接触物体间相对运动的力,不一定是阻碍物体运动的力.即摩擦力不一定是阻
力,它也可能是使物体运动的动力,要清楚阻碍“相对运动”是以相互接触的物体作为参照物的.“物体
运动”可能是以其它物体作参照物的.如:实验中在木块上放一个砝码,用弹簧秤拉木块作匀速直线运动
时,砝码是由于受到木块对它的静摩擦力才随木块一道由静止变为运动的.具体情况是:当木块受到拉力
由静止向前运动时,砝码相对于木块要向后滑动,木块就给砝码一个阻碍它向后滑动的摩擦力,这个摩擦
力的方向是向前的.所以砝码相对于木块没有滑动,这时的摩擦力就是静摩擦力.
(4)滑动摩擦力大小与物体运动的快慢无关,与物体间接触面积大小无关.
(5)研究实际问题时,为了简化往往采用“理想化”的做法,如某物体放在另一物体的光滑的表面上,这
“光滑”就意味着两个物体如果发生相对运动时,它们之间没有摩擦.

海阔天空(249874658) 16:23:55
但学生实验时不能达到较理想的状态,面积大,接触到的表面可能有所不同

水清浅(531550070) 16:27:53
理论上是摩擦力大小与接触面大小无关的，但与接触面的光滑程度有关。大家可以想想，是不是接触面变大了，影响了接触面的光滑程度？

二剪梅(28739986) 16:29:28
这个不影响的吧

水清浅(531550070) 16:29:21
我是这样想的，当然存在问题

水清浅(531550070) 16:30:12
我也是受你学生的质疑而想开的。

水清浅(531550070) 16:30:37
还是问问百度知道吧

水清浅(531550070) 16:31:38
摩擦分：动摩擦还是静摩擦

海阔天空(249874658) 16:31:39
能保证实验材料的表面的所有地方的摩擦系数都一样吗?在学校当前的条件下不可能,

橙 子(75803207) 16:31:47
通过实验很好说明

水清浅(531550070) 16:31:51
摩擦分动摩擦和静摩擦
两者的摩擦力有不同

水清浅(531550070) 16:32:48
百度知道：http://zhidao.baidu.com/question/13786956.html?fr=qrl3
  

水清浅(531550070) 16:32:59
大家看看，刚找到的

[此贴子已经被作者于2007-4-12 16:52:31编辑过]

附：“百度知道”提供资料

     为什么摩擦力的大小的接触面无关呢？除了实验还有什么理论依据吗？问题补充：能不能这样解释?
     当同一物体的摆放不同时(如长方体),接触表面一样,但面积不一样,造成压强的不同.面积越大,压强越小,每一个接触的点的压力也就小了,所以虽然接触点多了,但每点的压力小了,按造5楼sadan的说法,整个物体受到的摩擦力就变化很小或者刚好不变.

最佳答案：

    摩擦力产生在两个接触表面之间。我们用肉眼看到的光滑固体表面，当用放大镜观察时，就会发现其表面是凸凹不平的，好像布满了高峰山谷一般。经过车床加工的金属表面，峰高可达5微米；再经过仔细研磨，峰高可以减至0．1微米。但这相对于原子尺度仍然是很大的。因此，当两个物体相互接触时，真正接触的只是物体表面的峰丘。在这些真正接触的区域内，两个接触表面的原子非常接近，原子之间具有非常强的相互作用力。在接触点以外的其他区域，两物体表面的原子之间的距离比较大，从几埃到几十埃（1埃＝10－6厘米）。这些原子之间的相互作用力比较弱，与真正接触区域相比可以忽略不计。而接触区域的面积之和要比物体表观面积小得多。

    当两个接触面发生相对滑动的时候，势必要以剪切的方式破坏原来所有的接触点，使两个接触表面的凸起部分相碰撞而产生断裂、磨损，从而形成了对物体运动的阻障。平行于接触表面而使接触点破坏所需要的剪切力，就等于摩擦力。

    两物体表面开始接触时是一种点接触。在法向正压力的作用下。这些接触点的负荷很大，会使相接触的凸起部分产生弹塑性形变，从而使接触面积增大。坚硬的材料使其产生这种形变比较困难，即产生等量的形变需要更大的负荷。所以，两个物体表面真正相接触的面积大小，与所施加的法向正压力成正比，与相接触材料的硬度成反比。

    摩擦系数μ等于摩擦力f与法向正压力N的比值，即μ＝f／N。摩擦系数μ同两个物体的表视接触面积和滑动速度等因素无关。实验结果证明，对于一般机械加工的表面，摩擦系数μ同物体的表面粗糙程度无关；对于很粗糙的表面，因接触面凸与凹部分交错啮合，会使摩擦系数μ增大；对于非常光滑的表面，尤其是特别清洁的表面，由于真正接触面积增大和接触点粘结强度提高，所以摩擦系数μ也会增大。表面越光洁，摩擦系数的μ值也越大，这同人们一般的常识不同

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这个理论只是大家普遍认为的观点，至于真正的机理估计还有待研究

对于你的这个例子“当同一物体的摆放不同时(如长方体)”，可以这样理解，其实你所说的其实还是与面积无关的，那个理论里面也没说完整，没说到摩擦力点接触面积与物体接触面积的关系，只是说了点接触面积比物体接触面积小很多。但是根据理论我推断了两种解释方法，你说的应该是第二种。
一，根据理论可以是这样认为：摩擦力的点接触个数n与物体的接触面积A是成正比(n=KA)，那么K其实就是单位物体面积上点接触个数，很明显这个值就是一个根物体材料有关的量。
每个接触点正压力F等于物体重量G除接触点的个数n(F=G/n),每个点的点接触的面积大小s与所施加的法向正压力F成正(s=QF)，Q也应该是个和材料有关的量。
所以物体的点接触面积S=ns=KA*QF=KA*Q*(G/KA)=QG,则说明对于同一物体的摆放不同时(如长方体)，其实际点接触面积是一样，那么平行于接触表面而使接触点破坏所需要的剪切力（等于摩擦力）是一样的。
二，按其理论也可以这样认为：摩擦力f等于平行于接触表面而使接触点破坏所需要的剪切力，明显剪切力的大小与物体点接触面积s（相当与上面说法中的点接触个数）与咬合深度h（点接触互相嵌入的深度成正比，相当与上面说法的每个点的点接触的面积大小s），f=K*s*h.K比例常数。
物体点接触面积s与物体的接触面积A是成正比(s=kA)，
咬合深度h与单位点接触面积的压力成正比（及点接触面上的压强p=G/s=G/kA）
h=Q*P=Q*(G/kA),Q比例常数。
f=K*kA*Q*(G/kA)=KQ*G。摩擦力还是只与G有关，和正压力有关。你所说的应该就是这重解释。

[此贴子已经被作者于2007-4-12 16:52:05编辑过]

二剪梅姐动作很快啊！这样的讨论要多一些，我们在讨论中可以引发思考，探究真相，统一思想，为以后科学的教学打好基础！

感谢大姐的资料！

天外<csyzd@vip.qq.com>  12:19:07
刚去做过，不知道做了几次都是面积大的摩擦力稍大，但是相差不大。

         平均
侧面小 0.5 0.4 0.47 0.457
侧面大 0.5 0.45 0.55 0.5
注：侧面都用透明胶粘过，光滑度应该一样，测试环境是实验室桌面。
结论：和面积有一定关系，但是需要更多的实验证明。或者关系不大，也需要更多实验证明

嘉兴海风(190674055)  12:27:08
是的 理论上是这样的，实际是其他的因素产生的干扰因素

[此贴子已经被作者于2010-12-31 12:28:03编辑过]