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由鞋带为什么总是系不紧想到的

 清心丝雨 2018-12-23

鞋带系不紧,是物理学中的静力学的摩擦力问题,见下图。鞋带系不禁,关键在于F1大于F2和f的合力,要解决这个问题一是减小F1.二是增大摩擦力。减小F1就是让脚面对鞋带的张力不要太大;增大摩擦力就是要鞋带的材质摩擦力系数要加大。如何加大摩擦系数可以从两方面入手:一是鞋带用扁形或者矩形的,不要用原形的通过增大接触面面积来提高摩擦力;二是提高接触面的摩擦系数,可适当增加一些防滑剂(干粉)。

其实,在我们日常生活中摩擦现象是到处都存在的。例如,走路大概对任何人来说都是很常见的事情,当我们走路时之所以不被摔倒,其中最主要的原因就是摩擦力在帮助我们,要不然的话我们将会寸步难行。在这方面我们还可以对在冰面上行走和在沙漠上行走做一个比较,这两种情况对于我们大家来说都是非常熟悉的,我们都有这样的体会,就是在冰面上行走感觉到很光滑,几乎是冰面把你“逼”着向前走,而在沙漠上你却是“寸步难行”。这其中的道理很简单,就是这个摩擦力在“作怪”。我们一般人在正常路面上行走时所需要我摩擦力为什么不会让我们摔跤呢?其原因很简单,就是当我们抬脚走路时,首先是脚要给地面有一个向后的蹬力,而与此同时地面会给我们一个等值、反向,作用在同一作用面的摩擦力,注意这时两个摩擦力是分别作用在我们的脚底和地面的。而且此时的摩擦力就是帮助我们向前走的的力,没有这个力我们是绝对不可能向前走的。

再举个例子,我们大家经常骑的自行车,也是一个应用摩擦力的典型事例。只不过此时自行车前轮和我们的脚走路时的力学分析是相同的,而后轮的力学分析却截然不同,它是通过自行车脚踏产生力偶矩,再通过转轮、链条和飞轮的相互作用带动自行车向前运动。注意这时前后轮和地面之间的摩擦原理是不相同的。前轮属于滑动摩擦,后轮属于滚动摩擦。两种摩擦力的计算方法是不同的。

摩擦现象在日常生活中经常见到,有的对我们有利,比方说前边提到的走路和骑自行车等,有些是对我们有害的,比如说鞋带系不紧问题,还有鞋磨损,机器磨损等现象都对我们的日常生活带来了很大的不便。

如何利用和消除摩擦力的影响,现代人做了大量的实验,也总结出一系列相应的计算公式应用于实践中。

我们一般人所要做的就是正确认识摩擦力的性质,服务于现实。



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