干摩擦、湿摩擦、还有什么你不知道的摩擦
一、干摩擦和湿摩擦的比赛
例.干摩擦是发生在固体与固体之间的摩擦,湿摩擦发生在固体与液体或气体之间的摩擦。那么干摩擦和湿摩擦的大小是否相同呢?为了探究这个问题,小明设计了下面的实验:
首先,他把一个长方体木块平放在桌子上,用嘴向木块吹气。发现木块丝毫不动。
然后,他在一个脸盆内放了满了水,将木块平放在水面上,待其静止,再用同样的力气向木块吹气。发现木块立即被吹跑了。
(1)根据小明的实验,可以得出结论,对同一个物体来说,__摩擦力小于__摩擦力。
(2)根据小明的实验,请你解释一下,雨天为什么容易发生车祸?
(3)滑冰运动员穿着冰鞋在冰面上,冰刀下的冰会在瞬间化成水。设想滑冰运动员穿上同样的冰鞋在光滑的、平坦的水磨石地面上表演,还能来去自如,表演各种优美的动作吗?
解析:本题属于信息类探究题,即体现了探究性,又由题中获得了信息。因此在解题时,要将探究的过程与结果和所给的材料结合在一起。(1)木块与桌子之间摩擦发生在固体与固体之间,因此是干摩擦;木块与水之间的摩擦发生在固体与液体之间,因此是湿摩擦。同样的力吹力可以使木块在水面上向前运动,而不能使木块在桌面上向前运动,这说明湿摩擦力明显小于干摩擦力。(2)下雨天,公路上有水,这时车轮行驶上公路上,与公路之间是有一层水膜,则车轮与公路的之间的摩擦由干摩擦变成了湿摩擦。湿摩擦比干摩擦小得多,因此汽车刹车后很难停下来,仍会以较快的速度向前运动,从而导致车祸发生。(3)穿着冰鞋在冰面上溜冰,冰刀压在冰面上的时候,会使冰面上少量的冰在瞬间化成水,把冰刀和冰之间的干摩擦变成了湿摩擦,这样运动员滑冰时,受到的的摩擦阻力会变得很小,因此能在冰面上灵活的滑动。如果运动员穿上同样的冰鞋在水磨石地面上滑动,冰刀与地面之间是干摩擦。由于冰刀与地面无法形成水膜,干摩擦总也变不成湿摩擦,所受摩擦力较大,因此冰刀无法灵活地在水磨石地面上滑动。
答案:(1)湿 干 (2)雨天路上有积水,刹车时,车轮受到的摩擦阻力小,汽车很难停下来,因此容易发生车祸。 (3)不能。因为运动员在水磨石地面上滑冰时,冰刀与地面之间不会产生水,这时冰刀与地面之间的摩擦力较大,因此运动员在水磨石地面很难灵活地滑动。
二、横向力
每当大雪后,结冰的公路好似一个天然的溜冰场。人骑车走在上面,一刹车就会摔倒;在高速公路上,一时间也是车祸不断,惨剧连连发生。这些惨剧是如何发生的呢?我们往往会不假思索地将罪魁祸首指向惯性和摩擦力。其实,仔细观察我们还会发现,自行车或疾速行驶的汽车在刹车后,都会突然来个90度的大转弯,一下子横在路面上,就好像车身的侧面受到了横向的推力。这是怎么一回事呢?
原来,一个物体在另一个物体表面滑动时,物体不仅受到一个与相对运动方向相反的摩擦力,同时在与滑动方向相垂直的方向上,还受到一个“不为人知”的摩擦力。这个摩擦力非常小,不及滑动方向上摩擦力的十分之一。这个摩擦力只存在于车轮与地面相蹭的时候,因为这时汽车车轮与路面发生的是滑动摩擦;在汽车正常行驶时,并没有这种现象,因为这时汽车与路面的摩擦是滚动摩擦。
在结冰的路面上,接触面非常光滑,汽车刹车后,车轮与地面的摩擦力很小,车轮横向上所受的摩擦力就更小了。因此,横向上只要有一点的力就会使汽车打横。而产生横向力的原因有很多。例如,路面不平,后面两个车轮刹车力不均匀等等。
说到这里,同学们不禁产生疑问,没有结冰的路面的上摩擦力较大,为什么也会发生这种现象呢?这是因为高速行驶的车辆紧急刹车时,由于车胎与路面急剧地摩擦,使轮胎上的橡胶熔化,变成一层薄薄的液体,从而使车轮与路面的摩擦力急剧减小,相当于汽车行驶在结冰的路面上,因此汽车也会打横。
汽车打横造成的危险不言而喻。那么如何避免这种现象呢?俗话说,解铃还须系铃人。从它产生的原因上考虑可知,一是由于摩擦力太小,二是由于车轮在路面上滑动。因此,我们可以从这两方面来着手解决。一,增加摩擦力,可以在雪天的路面上撒上木屑、煤渣或在轮胎上系上防滑链;二,司机在行车中避免急刹车。只要车轮在路面上滚动就一定不会产生打横的现象。在行车时,特别是在雪天行车时,车速更要慢一些,当发现情况后,要轻轻刹车,尽量避免车轮与路面发生滑动,这样可大大减少交通事故的发生率。