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2018年04月16日今晚报《日知录》摩擦力之神奇

 我执斋 2019-04-11

摩擦力之神奇

杨 柳
缪贞谊刻
  摩擦力在我们的生活中随处可见。但你有没有想象过,没有摩擦力的世界是什么样的?我们不能走路,即使跑得再快,也只是在原地踏步。并且你会惊奇地发现,根本拿不起书、杯子、笔……它们会像泥鳅一样从你手中滑落。可以说,对于我们的生活来说,摩擦力要多重要有多重要。

  摩擦力不简单,它还有很多神奇的应用。如果我问你,两本书放在一起,你能不能分开?你可能会不假思索地回答:当然能。但你有没有想过,两本书是以什么样的姿态放在一起的?如果将两本五百页的书一页页交错地(类似于洗牌)搭在一起,让你一手抓一本,从两侧拉开,你行吗?

  你试一下就会发现,就算把小伙伴们叫来帮你,也拉不开。有人曾专门做过这个实验,最终是通过将两本书分别与两辆有着超大牵引力的卡车头连接,才将它们彻底分开。那么,两本书为何如此“难解难分”呢?

  其实这是一种叠加效应。当两本书叠加在一起的时候,书页之间会互相挤压,书页越多相互挤压的力量越大,产生的摩擦力也就越大。我们知道,摩擦力与压力、接触面的粗糙程度有关。比如你去握一个空瓶子,把它拿起来,你的手指不会用很大的捏力,而你去拿一个装满水的相同的瓶子,你手指所施加的横向的力就会变大,不然拿不住。你去拿两个相同重量但一个表面很粗糙一个特别光滑的物体,用的力也不一样。所以,对于那两本书最外面的两页来说,它们承受的压力是自己本身重力的上千倍,而摩擦力与物体所受压力成正比,那这两页纸所受摩擦力当然是普通两张纸自由叠加在一起所产生摩擦力的上千倍了。而书的页数又很多,这样叠加起来,摩擦力的确能达到卡车牵引力的级别。

  既然摩擦力与两物体接触面的粗糙程度有关,那么是不是表面越光滑摩擦力越小呢?事实并非如此。科学家曾拿两块金属材料做实验。他们发现,在一定范围内,摩擦力的确与接触面的光滑程度呈正相关。但一旦达到极致光滑以后,摩擦力反而增大了!这引起了科学家们的极大兴趣,经过多年的研究,后来有科学家提出了一种分子理论解释了这种现象:首先,任何物体的表面都是不平的,都有突出的分子,这些突出的分子就像支柱一般撑在两个物体接触面之间,而去粗糙的过程就是把这些突出的支柱全部清除,只剩下由一个个分子或原子构成的高低不平的面,此时两个面一接触,就会更密切更紧贴地嵌合在一起。这样就造成了摩擦力不仅减小反而增大的结果。

  (本栏长期征集“日知录”三字篆刻,投稿邮箱:rizhilu999@163.com)

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