摩擦力是一個讓人又愛又恨的東西,，有些時候我們需要摩擦摩擦，更多的時候我們又希望摩擦力小些再小些,，最好等于零,。但你很難想象一個沒有摩擦力的世界，那里除了稀薄的氣體之外什么都不會有,。

摩擦的本質(zhì)是物體接觸面之間的咬合和原子的碰撞,，摩擦力就是因摩擦而阻礙物體相互以切線方向運(yùn)動的力。

摩擦力分為滑動摩擦力和靜摩擦力,，動摩擦力指的是兩個相互運(yùn)動物體之間的摩擦阻力,，靜摩擦力指的是兩個有相互運(yùn)動趨勢物體之間的咬合力。物理課本里說滾動摩擦力實質(zhì)上是靜摩擦力,，但我們應(yīng)該將其與滾動阻力區(qū)分開來（這一點我們將在以后的文章里專門談）,。

摩擦無處不在

兩個物體相互接觸并且有相互施壓的力，當(dāng)這兩個物體有沿著接觸面切線方向相對運(yùn)動,、或者有相對運(yùn)動的趨勢時,，我們稱這兩個物體有摩擦。阻礙它們相對運(yùn)動的力就是摩擦力,。

如果物體已經(jīng)在接觸面切線方向發(fā)生相對位移,，這就是滑動摩擦；如果二者之間處于將動未動的狀態(tài),，我們稱之為靜摩擦,。

當(dāng)我們在桌面移動鼠標(biāo),、推動地板上的紙箱、冬天參加滑雪或滑冰,、早晨刷牙洗臉,、甚至搓手撓癢等等，這些都屬于滑動摩擦,。

而當(dāng)我們走路,、登上靠墻的梯子,、在斜坡拉上汽車手剎、或者用盡吃奶的力氣也推不動一個大箱子的時候,，靜摩擦在其中就起了關(guān)鍵作用,。

為什么會有摩擦？

因為接觸面不平,。

物體的表面都是不平的,，古埃及的工匠們努力將堆砌金字塔的巨大石塊打磨得極其平整，據(jù)說石塊間嚴(yán)絲合縫到連一枚刀片都插不進(jìn)去,，但這些巨大的石頭依然不是那么光滑,，它的表面有許許多多的凸起和凹坑。要想將這些重達(dá)2.5噸甚至160多噸的巨石從采石場運(yùn)送到建造金字塔的工地并堆砌起來,，這無疑是項艱巨的工作,。

從上面這張圖中我們可以看出,，埃及人用圓木充當(dāng)滾軸,，以滾動摩擦來取代滑動摩擦。即便如此,，依然需要大量的人力才能拖動石塊,。

如果我們將物體的接觸面放大，就能發(fā)現(xiàn)原來我們以為平整的表面實際上是坑洼不平的,，當(dāng)兩個不平整的物體相互緊貼,，這些凹凸的表面會相互咬合，從而為滑動增加阻力,。

你可能會說,，如果我們將兩個接觸面打磨得像鏡子那樣光滑，是不是就沒有摩擦了呢,？

事實上,，這世界并不存在“絕對光滑”的表面，你以為玻璃很平,，但當(dāng)你將兩片玻璃貼合在一起推動它們的時候,，就會發(fā)現(xiàn)阻力很大。這一方面是因為兩片玻璃之間空氣被排除,，外部大氣壓力作用使兩片玻璃的壓力更大,，同時也證明了玻璃其實并不平。

我們都知道物質(zhì)由原子組成,，原子是一個由電子包裹著的球狀體,，因此我們看起來再平整的表面，它都是由不平整的球面排列而成,，從微觀角度看這些表面都是有高低起伏的,。

當(dāng)兩個看似極光滑的表面相互接觸時，由于原子“外殼”的起伏，物體的接觸面自然存在相互咬合的現(xiàn)象,。

摩擦的本質(zhì)

摩擦就是接觸面的咬合和原子的碰撞。

下圖：當(dāng)兩個物體的表面相互貼合并且施以壓力N時,，它們凹凸的表面會相互咬在一起,，要想使其相互運(yùn)動，就需要使咬合脫離,。此時施加的力F一方面需要使滑塊向前運(yùn)動,，同時還要讓其克服壓力N以脫離咬合，由此需要克服的阻力f就是摩擦力,。

從微觀角度看,，當(dāng)兩個物體相互滑動時，它們實際上是在不停地“跳動”,，接觸面的原子在跳動的過程中不停地碰撞,，碰撞的能量使原子振動頻率加快，從而產(chǎn)生熱能,。接觸面原子間撞擊的動能會向內(nèi)傳導(dǎo),，導(dǎo)致更深層的原子也會產(chǎn)生振動?；ハ嗄Σ恋奈矬w表面咬合力越大,、咬合的面積越大、相互間運(yùn)動速度越快,，受到振動的原子數(shù)量就越多,、振動頻率就越高，物體就越熱,。

如何克服摩擦,？

對于有害的摩擦，我們需要去克服它,。

克服摩擦力的方法有很多：采用更低摩擦系數(shù)的物體來做接觸面,、使接觸面更光滑、使用潤滑劑將接觸面隔離開來,、將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦等等,。

古埃及人通過在石頭下面墊圓木來將滑動摩擦轉(zhuǎn)為滾動摩擦，這樣可以節(jié)省許多人力,。有資料表明他們還將巨石放在堅固的滑板上,，然后通過往路上撒沙子來減低滑板與路面之間的摩擦系數(shù)。

數(shù)百年前,，在建造故宮的過程中,，工匠們利用在路面潑水造冰來減少摩擦力,，這使他們可以比較容易地將上百噸重的巨石拖到70公里之外。相對于其它的路面,，冰可以提供更小的摩擦系數(shù),。對于這一點，速度滑冰的運(yùn)動員深有體會,。

鋼與冰的摩擦系數(shù)僅為0.027~0.014,，為了進(jìn)一步減少前向的摩擦力，滑冰運(yùn)動員使用鋒利的冰刀,，極小的接觸面使冰刀與冰面之間產(chǎn)生相當(dāng)于幾百個大氣壓的壓強(qiáng),，巨大的壓強(qiáng)加上快速的摩擦使得冰刀與冰的接觸面溫度上升，進(jìn)而使接觸面產(chǎn)生水膜,，它像潤滑油一樣使運(yùn)動員獲得更快的滑行速度,。

將冰面摩擦技術(shù)運(yùn)用到極致的還有冰壺運(yùn)動員。在冰壺比賽中,，我們經(jīng)?？梢月牭綌S壺手向隊友大聲喊叫“擦一擦呀！~~”,，他的隊友們拿著海綿擦子十分賣力地擦冰,。這是因為冰壺比賽十分講究冰壺運(yùn)動的線路,、落點和力量,，而在它的滑行路線上，空氣中的水氣會在冰面結(jié)上一層霜,，霜粒會增加冰壺滑動的阻力,。運(yùn)動員大力地擦冰，一方面可以清除掉冰面的霜粒,，同時強(qiáng)大摩擦力所產(chǎn)生的熱能會使冰的表面分子融化,，薄薄的水膜像是潤滑油一樣，使冰壺獲得更快的速度和更精準(zhǔn)的角度,。

怎樣增加摩擦,？

北方的朋友們大多有在冰面摔跤的經(jīng)歷，冰面很滑,，它有很低的滑動摩擦系數(shù),。當(dāng)我們開車遇到泥濘的冰雪路面時，常常因為輪胎的抓地力不夠而容易造成交通事故,。這時候我們需要更換雪地輪胎,，甚至裝上防滑鏈來增加摩擦力。

但是賽車手們恰恰相反,，他們更依靠光面胎來加大賽車的抓地力,。這是因為光面胎沒有紋路,，它可以最大限度地增加輪胎與專業(yè)賽道的接觸面積，從而獲得最大的摩擦力,，它可以更快地加速,，并且不容易側(cè)滑。

好車費(fèi)油,。與如何加裝防滑鏈、如何在速度與抓地力之間求得平衡,、剎車性能與防抱死的完美結(jié)合相比,，老司機(jī)們常常追求的是另一種摩擦的完美感受，這與開車有關(guān),，又似乎沒什么關(guān)系,。但肯定與摩擦力有關(guān)系。

總結(jié)

說了這么多的摩擦力,，我們最后做一個簡單總結(jié)：

一、摩擦是宇宙中廣泛存在的現(xiàn)象,；

二,、只要兩個物體相互接觸、有相互擠壓的力,、存在相互運(yùn)動或有運(yùn)動的趨勢,，就有摩擦力；

三,、沒有絕對平整的表面,，摩擦力是由物體間接觸面的咬合以及原子的碰撞造成的。摩擦力是物體表面咬合力的體現(xiàn),，物體越堅硬,、咬合面越多、壓力越大,，摩擦力就越大,；

四、根據(jù)工作和生活的需要,，我們有時候需要減少摩擦力,，有時候也需要想辦法增加摩擦；

五,、關(guān)于滾動摩擦以及常見的誤區(qū),，我將在后續(xù)的文章為你分析。