我们周围有各种各样、意想不到的摩擦现象。有些情况下,摩擦力起到了重要的作用,但我们并没有意识到。如果有一天,摩擦现象突然消失,那么许多我们习以为常的事情都会变成泡影。
法国物理学家纪尧姆曾对摩擦力的作用进行过生动的描述:
想必读者们都曾在结冰的路面上走过,诸位为了不摔跤,肯定花费了不少力气,甚至做出各种滑稽的动作。不得不承认,我们平常行走的地面具有非常宝贵的特性,能让我们毫不费力地保持平衡。同样的情形还有:在湿滑的道路上骑自行车滑倒,或在柏油路上飞奔的马滑倒。通过研究类似的现象,我们就能看出摩擦的作用。工程师们竭力消除机器部件之间的摩擦,并且取得了不错的成果。在应用力学中,摩擦通常被认为是不好的现象。这种看法倒也没错,但仅仅是在极少数特殊领域当中。在绝大多数条件下,我们都要向摩擦道声感谢,它使我们能够行走、坐立和工作,而不必担心书本和墨水瓶掉到地上,不必担心桌子滑向墙角,不必担心钢笔从指尖滑落。
摩擦现象非常常见,除了极少数的情况外,它大都是不请自来。摩擦有助于增强稳定性。木匠刨平地板,是因为桌椅只有在平坦的地面上,才能维持不动。只要不是在一艘在浪里翻腾的小船上,我们就不必担心摆在桌子上的碗碟会跌落。现在我们假设摩擦力消失,那么任何东西——无论是巨大的石块还是渺小的尘埃——都无法停在原地,它们纷纷滑动或滚动,直到所有物体静止于同一平面。如果没有摩擦,地球就会变成一个光滑的球体,如同一粒水滴。
如果没有摩擦力,钉子和螺丝将从墙上掉落,我们将无法握持任何东西,暴风将永不停歇,声音将永不止息,房间里将出现无尽的回声——因为在墙壁间反弹的声音不会减弱。
每当路面结冰时,我们就会清楚地意识到摩擦是多么重要。在这样的天气出门是很令人绝望的,我们总是担心一不留神就摔个人仰马翻。以下是从1927年12月的报纸上摘下的几段消息:
“伦敦21日讯,由于天气寒冷,路面上结了厚厚的冰层,严重阻碍了街车和电车的正常行驶。此外,大约有1400人因摔倒后手脚骨折而入院治疗。”
“2辆电车与3辆汽车在海德公园附近相撞,由于汽油爆炸,全部车辆被炸毁。”
“巴黎21日讯,冰雪天气致使巴黎市区及郊区发生了多起事故。”
然而,冰面上极小的摩擦力也可以很好地应用于技术方面。例如雪橇,尤其是在结冰的路面上运货用的雪橇,我们可以用它将木材从伐木场送到铁路或转运站。在这种湿滑的道路上(图18),两匹马能够拉动载有70吨木材的雪橇。
图18 上图:在结冰的路面上行驶的载货雪橇,两匹马能够拉动70吨的货物
下图:
A
为车辙,
B
为滑轨,
C
为压实的雪,
D
为土基