生活中摩擦力的应用有哪些:分清两类用法
生活中摩擦力的应用有哪些,主要分为增大摩擦力用于防滑、固定、制动,减小摩擦力用于降低阻力、节省动力;增大摩擦依靠提升接触面粗糙程度、增大压力,减小摩擦依靠添加润滑剂、改用滚动摩擦,适用于机械、交通、日常用品场景,高速运动部件优先选减摩擦方案,需要抓握、制动的场景优先选增摩擦方案,光滑硬质平面不适合依靠摩擦力实现固定。
增大摩擦力的日常应用
鞋底的凹凸花纹,通过增加接触面粗糙程度,增大地面和鞋子之间的摩擦力,降低行走打滑概率。雨雪天气地面湿滑时,花纹磨损严重的鞋子,摩擦效果会明显下降。汽车轮胎表面的胎纹也是同类原理,胎纹还可以排出积水,维持轮胎与路面之间的摩擦接触。
橡胶防滑垫放置在台面和物品之间,依靠橡胶粗糙表面和自身形变产生的压力提升摩擦力,防止水杯、家电在台面滑动。你可以直接选用带细密颗粒的橡胶材质,相比光滑塑料垫,防滑效果会明显更好。
车辆刹车系统依靠刹车片压紧刹车盘,用增大压力的方式提高摩擦力,把车辆的动能转化为热量实现减速。长时间连续刹车会造成刹车片过热,摩擦系数下降,制动能力会出现衰减。
毛巾、砂纸的粗糙表面,利用摩擦力完成擦拭、打磨工作。粗糙纤维可以抓住污渍颗粒,在擦拭动作下剥离物体表面杂质。
减小摩擦力的日常应用
滚动轴承把滑动摩擦转换为滚动摩擦,滚动摩擦的阻力通常远小于滑动摩擦,大量用在风扇、自行车轮、洗衣机转轴内部。轴承内部填充润滑脂,进一步降低接触面之间的摩擦损耗。
润滑油、洗洁精这类润滑物质,会在两个接触物体表面形成一层薄油膜,隔开固体接触面,降低摩擦阻力。自行车链条定期涂抹润滑油,能减少链条磨损,蹬车时更省力。
气垫导轨和气垫船,借助气体层隔开物体与接触面,大幅降低摩擦。气垫船能够脱离水面直接滑行,就是依靠气垫消除大部分水面对船体的滑动摩擦力。
冰壶运动中,运动员刷冰让冰面表层融化形成薄水膜,减小冰壶和冰面之间的摩擦力,以此控制冰壶滑行距离。
轴承缺少润滑油脂,持续干磨会快速出现金属磨损,零件容易出现卡滞失效。
| 摩擦类型 | 实现方式 | 典型场景 | 局限 |
|---|---|---|---|
| 增大摩擦 | 增大压力、增加表面粗糙度 | 轮胎、鞋底、刹车片 | 高速发热,部件损耗更快 |
| 减小摩擦 | 滚动替代滑动、添加润滑、气垫隔离 | 轴承、链条、气垫船 | 润滑介质流失后摩擦会快速回升 |
