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用两本书就可以吊起一辆汽车吗(用两本书就可以吊起一辆汽车)

用两本书就可以吊起一辆汽车吗(用两本书就可以吊起一辆汽车)摩擦力是什么接下来隆重推出我们今天的知识点: 摩擦力!算了,小编知道你们肯定没耐心做。不过没关系,法国物理学家赫克托·阿拉康(Hector Alarcon)已经帮我们做过了。让我们睁大眼睛仔细看下图,把那辆车吊起来的是什么?居然就是两本交叠在一起的书!那些我们用手轻轻一撕就能损坏的纸张做成的书,居然可以吊起这么重的汽车。到底是什么赋予了它们如此神奇的力量?

用两本书就可以吊起一辆汽车吗(用两本书就可以吊起一辆汽车)(1)

本篇文章的开篇,小编先带大家做个小实验。

请大家拿起一本语文书和一本数学书,开口相对,一页一页的交叠在一起,如下图所示:

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做好了吗?

然后我们用两只手分别拿起两本书的书脊,使劲把它们向两边拉开。怎么样,拉开了吗?

算了,小编知道你们肯定没耐心做。不过没关系,法国物理学家赫克托·阿拉康(Hector Alarcon)已经帮我们做过了。

让我们睁大眼睛仔细看下图,把那辆车吊起来的是什么?居然就是两本交叠在一起的书!

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那些我们用手轻轻一撕就能损坏的纸张做成的书,居然可以吊起这么重的汽车。到底是什么赋予了它们如此神奇的力量?

接下来隆重推出我们今天的知识点: 摩擦力!

摩擦力是什么

借用物理课本上的话:阻碍物体相对运动(或相对运动趋势)的力叫做摩擦力。摩擦力的方向与物体相对运动(或相对运动趋势)的方向相反。

相对运动不难理解,而相对运动趋势又是什么呢?

打个比方,你在一个斜坡上放一个箱子,箱子虽然没有沿坡下滑,但只要你稍微动动小指头推它一下,箱子就开始下滑了。在下滑之前,箱子看起来虽然是静止的,但其实它和地面有相对运动趋势。

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物理课本中,摩擦力的公式为F=μ·N,其中F是摩擦力;μ是摩擦系数,简单说就是粗糙程度;N是垂直于接触面的向内压的正向力。上图展示的是我们中学时做过的小实验,对比可知,摩擦力大小主要取决于垂直于接触面的向内压的正向力N和摩擦系数μ。

摩擦力主要分为静摩擦和动摩擦两大类,其中动摩擦又可分为滑动摩擦和滚动摩擦。静摩擦就例如我们刚才所讲的斜坡上静止的箱子与地面产生的摩擦力;滑动摩擦指的是当你推着箱子往前走时,箱子与地面产生的摩擦力;而滚动摩擦则是当箱子底下装上了轮子,再推箱子时轮子与地面产生的作用力。

产生摩擦力必备的条件有两个,分别是:

第一,两个物体有接触且相互之间有作用力,第二,物体表面是粗糙的。(需要注意的是,这里所指的粗糙可不只是肉眼可见的粗糙。有一些表面看起来很光滑,但如果你拿个高倍放大镜看,它仍然是起伏不平的。理论上来说,绝对光滑的表面是不存在的。)

很简单的一个例子,冬天搓手的时候,两只手相互接触、有作用力,并且,你的手是粗糙的,此时两只手之间就产生了摩擦力。

智商爆表时刻

明白了什么是摩擦力,我们再来讲物理学家赫克托·阿拉康(Hector Alarcon)做的实验到底是怎么回事。

当两本电话簿交叉时,交叉部位比两端的书脊厚,因此,每页纸从书脊延伸至交叠处时,会产生一个倾角。

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当用力往外拉时,纸张绷紧,倾角就会变小,从而产生向内压的正向力,根据摩擦力公式F=μ·N,摩擦力会变大。

由此可知,原始的倾角越大,往外拉时,产生的内压力也就越大,摩擦力就会越大。增加倾角有两个办法,增加交叠页数和加深交叠间距,如下图:

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所以,总的摩擦力就会随着交叠的页数增加而急剧增大。由实验可知,当交叠页数由12页变成100页的时候,摩擦力提升了4个数量级,也就是增大了一万倍!你还敢小看这两本小小的书吗?

两副面孔

世界上的任何东西都是具有两面性的,摩擦力也不例外。

当你动态走在结满冰的路面上时,多希望自己穿的是双钉子鞋,就不怕滑倒了。这时摩擦力帮助我们能够自如行走,对我们来说就是有益摩擦。

相似的例子还有,单双杠比赛时,选手上场前会在手上沾满白色粉末,就是为了增大摩擦,防止脱杆。

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还有生活中最简单的例子,我们拿起一瓶饮料、背起书包、拧个螺丝,这时用到的都是有益摩擦,没有这些摩擦,怕是我们可能连衣服都穿不上了……

既然有“好”的摩擦力就有“坏”的摩擦力,很多时候的摩擦力会对我们的生活带来不大好的影响,例如自行车骑得时间长了之后,我们会习惯给链子上上油,就是为了减小链条与轮轴之间的摩擦力,润滑油的作用就相当于减小了链条与轮轴之间的摩擦系数,除此以外,还有两种方法可以减小摩擦力,分别是:

第一,根据摩擦力的公式可知,减小压力N可以减小摩擦。这就很好理解了,比如一个胖子和一个瘦子同时走在雪地里,一般来说,胖子是不太容易滑倒的,毕竟他与地面的摩擦力更大一些;

第二,使接触面分离。例如磁悬浮列车、气垫船等,可以大大降低列车/船受到的摩擦力。

另外,我们还可以尝试改变摩擦力的种类。例如我们想要推动一个重物时,会借助轮子,使得滑动摩擦变为滚动摩擦从而省力。

看似简单的、我们经常做的事情中却蕴藏着如此复杂的物理学知识,要想更多地了解关于摩擦力的知识,你还可以来我们北京科学中心的三层生活展厅,亲自体验关于摩擦力的小实验,相信一定会收获满满。

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