摩擦与我们生活的世界息息相关,摩擦无处不在。事物是一分为二人,和其他许多物理现象一样,摩擦也毫不例外的具有两面性,即摩擦有利也有弊。对我们有利的摩擦需要增大,有害的摩擦得设法要减小。我们知道影响摩擦大小的因素是压力的大小和接触面的粗糙程度,因此增减摩擦我们就从这两个因素着手。
一、增大有益摩擦
人走路要利用鞋底与地面间的摩擦,这个摩擦就是有益的,为了增大摩擦,鞋底上有凹凸不平的花纹,使接触面粗糙些。还有天平的调节螺母刻有条纹、刀柄刻有花纹等。以上都是有益摩擦对人们的帮助,所以我们要合理利用并要想办法增大这些有益的摩擦。
1.增大接触面间的粗糙程度
下雪天路滑,刹车时不容易停住,因而发生交通事故,为了减少这类事故的发生,人们在轮胎上弄了凹凸不平的花纹,在下雪时还在马路上撒上灰渣,或在轮胎上安上防滑链,以增大摩擦,防止车子打滑。再如钢丝钳口有许多凹槽,目的是夹住物体不容易滑落。
2.增大接触面间的压力
自行车下坡,用力捏刹车,使刹车皮对钢圈的压力增大,从而增大刹车皮与钢圈间的摩擦力,使车轮难以滚动而减速;机器在运转的过程中需要张紧皮带等。
二、减小有害摩擦
一部机器工作时,有些部件要转动,有些部件不转动,这时就会产生摩擦力,这种摩擦力不但使机器发热,白白消耗了劳动力,而且使机器磨损、性能下降,这些情况下摩擦是有害的,给我们的生活带来不便,应尽量减少这类摩擦。因为摩擦,使衣服磨破了,鞋底薄了,刀子钝了,机器的轴磨损了……,每年成千上万吨钢材、塑料等白白地消耗掉,在这些有害的场合,就要减小摩擦。
1.减少压力:推木箱推不动,可卸下一些物体,减小压力,就能推动了。
2.接触面变得光滑些:火箭头部造得很光滑是减小火箭与空气的摩擦。
不过这两种方法,由于条件,技术水平的限制,有时是行不通的。如在旱冰场上溜冰,要求旱冰鞋与地面的摩擦越小越好,但就不能采用减小压力的方法;机器转轴间摩擦太大,就不能采用将轴与轴间接触面刨光的方法减小摩擦。所以生产实际中,通常用滚动代替滑动、加润滑剂两种方法。
3.用滚动代替滑动
万吨巨轮在船厂建成下水时,在船下铺上柱状圆木,用滚动代替滑动来减小摩擦,能使这海上巨无霸顺利的下水。
4.使两个互相接触的物体的摩擦面彼此分开
(1)在机器上转动的部分添加润滑油
因为它能在摩擦面形成一层油膜,使摩擦面不接触,运动部件只在油膜上滑过,大大减少摩擦力。
(2)在两个摩擦面间形成一层气垫
①气垫船是利用高压空气在船底和水面(或地面)间形成气垫,使船体垫起离开水面。气垫船又叫“腾空船”,是一种利用空气的支撑力升离水面的船。这种船一出现立即受到全世界造船界的关注。
②水翼船虽然与气垫的原理有所不同,但当高速行驶时,利用水翼来提高船身位置,减小船体与水的接触面,同样可以达到减小水的摩擦力的目的。
③磁悬浮列车在运行过程中,车体与轨道处于一种“若即若离”的状态,磁悬浮间隙约1厘米,因而有“零高度飞行器”的美誉。它与普通轮轨列车相比,具有低噪音、低能耗、无污染、安全舒适和高速高效的特点,被认为是一种具有广阔前景的新型交通工具。磁悬浮列车启动后39秒即达到最大速度,目前的最高时速是552公里。据德国科学家预测,到2014年,磁悬浮列车采用新技术后,时速将达1000公里。
固体、液体和气体都能产生摩擦,值得说明的是气体产生摩擦力有时是有益的,如利用与气体摩擦生热烧毁已完成使命的太空飞行器。据悉,曾经在太空运行了15年的“和平”号是迄今人类制造的最大的太空飞行器,总重达135吨。“和平号”在坠落过程中大部分被烧毁,但仍有重约25吨的1500余块残骸将坠落到南太平洋水域,其中最大的和小汽车一样大。
气体摩擦有时也是有害的,火箭在大气中飞行时,它的头部跟空气摩擦发热,温度可达几千摄氏度,为了不烧坏火箭,在火箭头上涂上一层特殊材料,这种物质在高温下能起到防止火箭头的作用,其原因是这种物质先熔化后汽化,都吸热。神舟号飞船在太空返回地球穿越大气层时与大气摩擦生热,形成火球,我国科技工作人员攻坚克难,能确保宇航员和飞船的安全。
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