作者joe70136 (Iron Man)
看板Physics
標題Re: [問題] 摩擦力跟面積有關嗎?
時間Wed Jan 5 11:19:40 2011
※ 引述《papapapapapa (啪啪啪啪啪啪)》之銘言：
: 如題
: 摩擦力 跟接觸面積有關嗎?
: 印象中 國中老師上的好像是沒關係
: 但感覺拿接觸面積大的擦子來擦 會比較費力?
※ 引述《papapapapapa (啪啪啪啪啪啪)》之銘言：
: 如題
: 摩擦力 跟接觸面積有關嗎?
: 印象中 國中老師上的好像是沒關係
: 但感覺拿接觸面積大的擦子來擦 會比較費力?
很久以前 我也想過同樣的問題
以前老師都說: 摩擦力與接觸面積無關!!
可是...摩擦力不是來自於物體與接觸面分子間的相互作用力嗎??
那怎麼會與接觸面積無關呢?? ....
------------------ Resonable Illustration ---------------------
其實，我們說的"接觸面積"，應該要嚴格定義一下!!
也就是說，這裡說的"接觸面積"指的是..
"微觀下"分子與分子間的有效接觸面積!!
不是我們"巨觀下"看到的接觸面積!
當我們利用一個很好的顯微鏡...比方說
觀測一個物體表面時，我們會發現其實物體表面是凹凹凸凸，崎嶇不平的!
當兩個凹凹凸凸崎嶇不平的物體接觸在一起時，
兩物體表面"等效上"接觸到的面積，就是文章中所指的"微觀下"的接觸面積
這個等效接觸面積，比起實際上(肉眼)所看到兩物體接觸的面積，要來的小的許多!
也跟一些系統的物理條件有關!
比方說，正向力越大，等效接觸面積越大...(By the way, 一定成一次方正比嗎??)
所以，以前老師才會說: 摩擦力與接觸面積無關，只跟正向力有關!(當然還有表面材質!)
其實嚴格的說，應該要說成:
摩擦力與巨觀下的接觸面積無關，而只跟微觀下的接觸面積有關!
但因微觀下的接觸面積與兩物體間之正向力有關!
所以 摩擦力只跟正向力有關!
In summary, 摩擦力 -> 微觀等效接觸面積 -> 正向力
如果你有興趣的話，可以參考以下的論文 (利用Simulation的方式，了解摩擦力!)
Title: Understanding and Illustrating the Atomic Origins of Friction
Authors: J. Ringlein, and M. O. Robbins
Journal: American Association of Physics Teachers
Published Date: July,2004
Link:
http://ajp.aapt.org/resource/1/ajpias/v72/i7/p884_s1
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" Research is to see what everybody else has seen,
and think nobody has thought." - Albert Szent-Gyorgyi
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◆ From: 140.115.31.125
推 GroundWalker:推 有很多現象太容易被視作理所當然了 01/05 11:36
→ GroundWalker:很容易因此忽略許多細節 01/05 11:36
推 zealeliot:推 可是我想巨觀接觸面變大 微觀接觸面應該也會變多阿 01/05 15:15
→ zealeliot:可能效應不是那麼明顯吧 01/05 15:15
推 XmasX:一個均勻材質的物體 會因為擺放方式不同 而改變摩擦係數嗎? 01/05 17:30
推 facetruth:事實上物體的表面並不是全平的 當你將物體擺上桌面時 01/05 21:03
→ facetruth:正向力的大小會跟"真正的"接觸面積有關 01/05 21:04
→ facetruth:你所觀察到的接觸面 並不是整面都有接觸 01/05 21:05
→ facetruth:實際接觸的並沒有那麼大 01/05 21:05
→ facetruth:在微觀狀態中 科學家發現摩擦力的大小 01/05 21:05
→ facetruth:事實上只跟接觸面積有關 而與正向力無關 01/05 21:06
→ mouwat:那怎麼由微到巨? 01/06 02:31
推 facetruth:就事實上同一個物體不管怎麼放接觸面積都是一樣的 01/06 15:29
→ facetruth:在放面積比較小的那面 乍看之下是接觸面變小了 01/06 15:30
→ facetruth:可是此時壓力變大 有效的(真正的)接觸面積較多 01/06 15:30
→ facetruth:總接觸面積跟換面放還是一樣的 不會有差別 01/06 15:31