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为什么磨擦力是由电磁力造成的.docx

更新时间:2023-09-08 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

广州市首都师范学院化学系;平顶山市湖南师范学院数学与电子工程大学)在新的普通中学课程标准实验教科书《物理》必的第三章互相作用一章手指出:“自然界中最基本的互相作用是引力互相作用、电磁互相作用、强互相作用和弱互相作用。常见的弹力、摩擦力是由电磁力造成的”。为哪些磨擦力是由电磁力造成的?从本质上讲磨擦力是如何产生的?这种问题是高中班主任应当清楚但未必清楚的问题。因此我们定性剖析磨擦力产生机制,阐述磨擦力为何是由电磁力造成的,以帮助老师们理解掌握新教材。两个相互接触物体,当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时,都会在接触面上形成制约相对运动的力,称作磨擦力。因为磨擦力与人的生活息息相关,所以有关磨擦力的研究和探求也仍然在进行着。通常觉得接触面越粗糙,两个物体之间的最大磨擦力越大,但实验证明当接触面十分光滑时,两个物体之间的最大磨擦力不是减少,而是更大。所以直到明天好多人对于磨擦力形成的机理还认识得不是非常清楚。磨擦力形成的机理是一个非常复杂的问题。自15世纪人们开始研究磨擦起电磁力和摩擦力的关系,仍然到17世纪末,科学家们才逐渐构建起了“机械渐开线理论”。渐开线理论觉得磨擦形成的缘由是表面突起互相间的机械作用和材料形变。EbX物理好资源网(原物理ok网)

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当两个物体接触挤压时,接触面上好多凸凹部份就互相渐开线电磁力和摩擦力的关系,假若物体之间沿接触面发生滑动或有滑动趋势,隆起部份互相碰撞,就形成破裂、磨损,产生对运动的妨碍。人们后来又提出了“黏着磨擦理论”,该理论觉得物体在互相挤压时,因为表面在原子分子水平上表现为十分粗糙,只有凸起点才互相接触,促使实际接触面积只占表观接触面积的很小部份,因而在凸起的接触点上的浮力可以达到十分大,将超过材料的“弹性限度”,而使材料在接触处发生塑性变型,这时接触处两物体的原子或分子则产生物理键,随粒子宽度的变化具有很强的黏着力,此时两个物体表面如同被“冷在一起。假如要使两物体彼此沿接触面发生相对滑动,则必须扭断黏合部份,于是就形成了磨擦。综上所述,磨擦力形成的机理是十分复杂的。要想讨论磨擦力的本质我们还必须从微观的角度来剖析。众所周知,固体是由大量的粒子(原子、离子或分子)组成。在固体中两个粒子之间都有互相作用,和互相斥力f(r)随粒子之宽度离的变化曲线。当两个粒子相距无穷远时两者没有互相作用;当它们互相紧靠时便发生互相作用,既有吸引作用,又有抵触作用;在粒子宽度较大时,吸引作用起主要作用;反之当粒子宽度很小时,敌视作用起主要作用;当粒子间距离为时粒子间的互相作用势能最低,两种互相作用达到平衡,使晶格处于相对稳定的状态,此即为两个粒子间的键长。EbX物理好资源网(原物理ok网)

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这儿的吸引作用来自原子核和电子之间的库仑引力,而敌视作用是来自同现代数学知识62教学学考考形成磨擦时的界面示意图。其中(b)和(c)分别为(a)中接触点C1C2放大到原子级别时的结构示意图号电荷(如原子核与原子核、电子与电子)的库仑敌视力和泡利不相容原理所造成的敌视作用。这种作用均为电磁力。如今我们来讨论磨擦力产生的机理。当物体接触挤压时,通常情况下因为两个物体表面比较粗糙,接触面上只有凸起点才互相接触,产生如图所示的界面。因为实际接触面积只占表观接触面积的很小部份(只占万分之一),因而在凸起的接触点上的浮力可以达到十分大,将超过材料的“弹性限度”,而使材料在接触处发生塑性变型,产生一些像那样的接触点,其局部放大到原子大小的级别时分别如图2(b)和(c)所示。在接触点有如图中箭头所指方向的联通趋势时,坐落接触点中的粒子(虽然此时从宏观上看物体并没有发生滑动),依照图中的粒子宽度过近时,粒子之间出现很强的抵触力,进而妨碍物体的运动,这就是渐开线理论所给出的磨擦力机制。在接触点有如图中箭头所指方向的联通趋势时,坐落接触点中的粒子宽度从逐步变大时,粒子之间出现很强的吸引力,因而妨碍物体的运动,这就是粘着磨擦理论所给出的磨擦力机制。EbX物理好资源网(原物理ok网)

通常情况下两个物体的接触面越粗糙,两者之间的最大磨擦力越大,这可以用渐开线理论来解释,此时磨擦力主要是由粒子间的敌视力造成的。但当接触面十分光滑时,两个物体之间的最大磨擦力不是减少,而是减小,如在真空中把两块经过精细抛光(表面十分光滑)的金属紧密地放到一起,则两者之间的磨擦力会特别大,这可以用粘着磨擦理论来解释,此时磨擦力主要是由粒子间的吸引力造成的。由上述剖析我们可以看出:从原子和分子级别来看,磨擦力主要来自于粒子间的敌视和吸引作用,而那些敌视和吸引作用均来自粒子间的电磁力,所以磨擦力在本质上是由电磁力造成的。老年痴呆医治有望许多神经退行性疾患,包括老年痴呆,都是蛋白质形成错误折叠或出现其他差错(称为朊病毒)所致。作为对抗朊病毒的防御机制的一部份,脑部会发觉病毒蛋白并停止蛋白质的生产,以避免病毒扩散。这一机制对其他错误蛋白也会启动,但停止生产蛋白质会导致脑细胞的死亡。莱斯特学院的马露西()和朋友口用药可以制止此反应,完全防治大鼠的朊病毒诱发型神经退行性肿瘤。这是首次成功制止神经退行性肿瘤,被誉为有效医治老年痴呆症的一个转折点。20日《欧洲核子中心快报》26EbX物理好资源网(原物理ok网)

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