摩擦力是运动中普遍存在的一种自然力,并且有利有弊,那么如何合理利用摩擦力就很重要了。
生活中,利用和克服摩擦力的例子比比皆是。
例如,我们穿的运动鞋的鞋底,为了防滑,就做成了凹凸不平的形状,以增加与地面的摩擦力。防滑地砖、自行车和汽车的外胎,都是采取了利用摩擦力防止打滑的措施。所有交通工具的刹车系统,都是利用摩擦力的性质来通过不断减速达到停止运动的目的。
图2-5 摩擦应用事例
但也有很多时候摩擦力是有害的,这时就要千方百计地减少它的影响。例如,所有轮式旋转的轮与轴之间,都安装有轴承,就是为了将车轮与轴之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦,从而降低轴与车轮之间的摩擦力,使车跑起来更轻松。为了进一步降低摩擦力,人们还会在轴承中添加一些润滑油,使滚动摩擦力变得更小。这可以说是生活和生产中常见的现象。
图2-6 滚动轴承
有害的摩擦力如果不采取一定的措施加以防范,就会带来危害。仍然以车轮的运动为例,如果车轮与轴的摩擦不加以防范,随着运动时间的延长,摩擦力会磨损轴而改变轴的尺寸,而使摩擦力进一步增加,摩擦部位也会产生高热量,严重时会使轴的承重力急剧下降而发生断裂。公路上有时发生载重汽车的轮胎爆胎或起火,多数也是因为轮胎与地面摩擦时间过长而产生高热量引起的。
不只是在日常生活中,在军事上也有利用摩擦力的例子。例如,有人提出研制一种所谓“超润滑材料”,这种材料用在摩擦磨损部位,可以大大减少摩擦的危害。如果将它用到军事上,把这种超润滑材料撒到敌方的公路上、铁路的铁轨上和飞机起飞的跑道上,使对方的战车、运兵车、火车无法运行,飞机不能起飞,军用物资无法运送,就能以这种非杀伤的方式取得战争的胜利。这不是科学幻想,这种超润滑材料无论在理论上还是在实践中都已经存在了。
例如,纳米润滑材料就属于一种超润滑材料。当普通材料加工到纳米尺寸时,材料就会具有纳米特性,具有纳米特性的材料才叫纳米材料。在润滑产品中加入一定量的纳米材料,可以制成纳米润滑材料。
温馨提示 :根据上面的论述可知,要减少摩擦、增加润滑,研究出具有这种性能的新材料是一个关键问题。为此,下一节将讲述力学在新材料开发中的应用。