※ 引述《Retsell (Retsell)》之铭言:
: 标题: Re: [问卦] 飞机的轮胎
: 时间: Tue May 26 21:23:35 2015
: 摩擦力跟表面积有没有关系最经典的例子
: 有国中毕业念到高中应该都知道
: 两本黄页电话簿各一页互相交错在一起可以很容易抽开
: 两本黄页电话簿每页都互相交错想抽开 你还是烧掉比较快
: https://www.youtube.com/watch?v=nqxutFL-VaI
: → Entropy1988: 这个例子不好。平均来算,每一张纸表面都会有某种大 05/26 21:36
: → Entropy1988: 小的压力(在这是正向力的角色)。那么压力x纸的面积, 05/26 21:37
: → Entropy1988: 因为纸的面积很大,所以这个乘出来的值也相当可观。 05/26 21:37
: → Entropy1988: 压在纸上面的力,是纸的张力造成的。这个张力的方向 05/26 21:39
: → Entropy1988: 并不总是和纸的表面平行。于是张力越大,会让正向力 05/26 21:40
: → Entropy1988: 跟着变大。 05/26 21:40
: → Leon0810: Entropy1988:压在纸上面的力并不是纸的张力造成的,纸的 05/26 22:36
: → Leon0810: 张力只是纸本身的内力而已;纸的正向力是纸本身的自重 05/26 22:38
: → Leon0810: 不过以电话簿的这个case来说,因为书本装订胶封的关系,的 05/26 22:39
: → Leon0810: 确是会略为增加纸张间夹紧的力道,但效应不大 05/26 22:39
流言终结者的实验,是把很厚的电话簿交叠,然后试着用车子拉钢缆把他们拉开。
拉的过程中,整个电话簿都悬在空中了。
(只有封面的地方简单用胶带贴著)
要用非常巨大的力量才能拉开,远超过单个人的力量。
这个结合在一起的力量太大了所以不可能完全是胶带的贡献。胶带贡献的力可以忽略。
这个实验里可以看到,即使不是放在桌上、被自己的重量压着,
这个效应还是非常显著,所以一定有重力以外的力量在作用,让正向力存在。
而在书本整个悬空的时候,这个重力以外的力量应该才是最主要的力量。
我说纸的张力的意思是这样的,请看交叠的很厚的电话簿。
纸就看成类似绳子的东西,上面有张力。随意画2条。
http://i.imgur.com/LntEnul.jpg
这些纸都是向内弯的,因此就造成一个向内挤压的力量,
这个力量让纸和纸压在一起。成为一种正向力。
有正向力,就可以有最大静摩擦力。
http://i.imgur.com/exw8OEH.jpg
而且,当张力越大,这个向内挤压的力量会越大。(假设说这些纸的曲率不大会变。)
这又让正向力增大,最大净摩擦力增大。
这就是我说张力造成正向力的意思。
(放在桌面上的例子)
我认为在拉开的力量大到某种程度,重力的效果就不是最重要的。
因为重力始终不变,而纸的曲率也不大会变,
纸的性质也不大会变。那么重力造成的正向力,
贡献出的最大静摩擦力就会大概是个定值。
然而张力产生的最大静摩擦力是会随着拉开力量的大小而增长的。
左右拉开的力越大,最大静摩擦力也会越大,
如果拉开的力始终不能超越最大静摩擦力,则书就拉不开,
除非力量大到把纸扯坏。
回到Retsell文章所主张的事情。为什么我说这不是好例子。
一个好例子,应该要展现出
在正向力不变、只有面积增大的情况下,最大静摩擦力增大。
然而书叠在一起的例子,我们如果算
纸表面受的压力大小乘以纸表面的面积,
整个加总起来,当作我们所讨论的“正向力”这个值可能会很大。
这样的话就不能达成我们原来的目标了,我们是想看纯粹面积造成的效果。
(上述压力大小乘以面积的加总,详细来说是积分形式。
而且,其实纸接触的面和左右拉开的方向也不是完全平行的,
实际情况要复杂一点。但是我想我的说法已经强调出了我想要讲的效应。)
我觉得,是否我们说“摩擦系数并非正比于正向力”会比我们说面积大小要来得更好?
因为其实一个很大的面,终究是由很多的小面构成的。而这个小面的表面特性,
会因为它是孤单的,还是说它和其他的小面同属于一个大面,而有所不同吗?
在通常的状况,这是不太会变的吧?
那么为什么会看到较大的面摩擦效果就更好?
是否是因为,大的面虽然表面上的压力都下降了,
可是每个小面上的最大摩擦力大小并不会跟着等比例下降?
而实际机轮压在跑道上的状况,我想又更多因素,
例如路面上的凹凸会吃进轮胎里。不过先不往这个方向想太多。