高一物理學習：摩擦力作用機制揭秘
在日常生活中，人們對摩擦這種現(xiàn)象并不陌生。比如，在冬季結(jié)冰的路面上，行人很容易滑倒，但是撒上一層煤渣后，就很安全了;又如人們?yōu)榱藴p少機器內(nèi)部零件的摩擦，便不時地添加潤滑油等。這些現(xiàn)象都與摩擦有關。
那么，什么是摩擦呢?摩擦是指互相接觸的物體要發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生相對運動時，在物體的接觸面上所發(fā)生的阻礙物體相對運動的作用。這種阻礙相對運動的力，叫做摩擦力。由于摩擦力與人的生活息息相關，所以有關摩擦力的研究和探索也一直在進行著。但是，至到今天，人們對于摩擦力的本質(zhì)，卻還認識得不是十分清楚。
最早對摩擦進行實驗研究的代表性人物是文藝復興時期的達•芬奇。他對表面光滑程度不同的物質(zhì)的摩擦作了比較，提出物體間的摩擦程度取決于物體表面粗糙程度的大小，表面愈粗糙，摩擦力愈大，即固體表面的凹凸程度是產(chǎn)生摩擦的根本原因。這一想法后來逐步被發(fā)展為一種學說——凹凸說。該學說認為：物體表面無論經(jīng)過何種加工，都必然留下或大或小的凹凸，這種表面凹凸不平的物體相互接觸，就必然產(chǎn)生摩擦。有人對此做過這樣一個比喻：固體表面的接觸，猶如把一列山脈翻過來蓋在另一列山脈上一樣。由于它們的相互咬合，所以只有把凸部破壞掉，才能使之滑動，這便是產(chǎn)生阻礙相對運動的摩擦力的基本原理。這種學說在很長一段時間里，受到許多人的支持。
對于摩擦力本質(zhì)的另外一種看法是分子說。這是由英國的物理學家德薩古利埃提出的。他認為，摩擦力產(chǎn)生的原因是摩擦面上的分子力相互交錯所致。該學說指出，物體表面愈是光滑，摩擦面愈是相互接近，表面分子力就愈大，這樣摩擦力也就愈大。但是這種學說由于加工技術(shù)上的原因，一直沒有得到實驗的證實，因而入們對此很難接受。
進入20世紀以后，分子說逐漸得到很多人的支持。一個叫尤因的人首先指出因摩擦引起的能量損失，是因固體表面分子引力場的相互干涉所致，與凹凸程度無關。而另一名著名的學者哈迪，他進行了大量的實驗，從而證明了分子說的正確性。他首先把兩個物體表面研磨得極光滑，然后來做摩擦實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩物體磨得越光滑，它們之間的摩擦力就越少，但是這種光滑水平達到一定程度時，摩擦力反而有所增加，甚至兩個光滑的金屬面能“粘”在一起。而這正好證實了分子說的觀點：當兩個表面的分子互相進入彼此的分子間的引力圈時，兩者間就能產(chǎn)生強烈的粘合作用，并以摩擦力的形式顯示出來。哈迪的實驗為分子說提供了有力的證據(jù)，分子說因而獲得了廣泛的承認，并被進一步發(fā)展為“粘合說”。
但是，凹凸說并沒有因分子說和粘合說的進展而被完全廢棄，它與對立的分子說和粘合說都持之有據(jù)，言之有理。有人在這兩者的基礎上提出了包含凹凸說內(nèi)容的綜合性的現(xiàn)代粘合論�？磥恚嘘P摩擦力本質(zhì)的爭論還將繼續(xù)下去，究竟孰是孰非，人們將拭目以待。 同學們?nèi)缬信d趣，將來可從事一些有關摩擦學的研究。
(責任編輯：張新革)
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