在微觀上,如何解釋摩擦力的產生?

時間 2021-05-05 15:00:22

1樓:thenew

越潤滑,越不簡單發作『領空』的交織和磕碰,所以很難發生阻力。 我覺得不用探求微觀單個分子相互效果的微觀效果,摩擦力應該是分子群的團體微觀相互效果的微觀成果。觸控外表能夠看作許多相互嚙合的微小的齒輪。

物體假如外表越潤滑那麼分子間的擺放也會越緊密這樣的話分子就沒有空地那麼另乙個物體的外表分子就很難嵌入到這個物體的分子裡邊這樣的話就很簡單滑動假如物體外表不潤滑物體的外表分子鬆散這樣的分子間簡單嵌入把他們分隔的力也就越大摩擦力也就大了要理解根本力只要4種的,重力,電磁力,強力,弱力。因為效果規模的不同,引力統治了大空間標準,而更小的標準,比方日常日子中,電磁力的效果也是比較顯著的。

從本質上講,所謂庫倫力,安培力等都是電磁力。分子間效果力也是電磁力。因為再沒有其他力的效果能夠在這樣的研討物件上能發揮效果了。

如此推廣下去,所謂彈力,氣體分子對容器壁壓力,本質上都是電磁力的。

所以不管摩擦力發生的原因是什麼,其本質必定為電磁力。其他三中根本力實在跟摩擦力掛不上鉤了。

2樓:Mona Li

這又是乙個典型的「大家預設科學家肯定已經搞懂了,而實際上沒人能解釋清楚的問題」。你能想象微觀層面摩擦學的實驗有多麼欠缺嗎?你知道有多少博士還在這個方向上努力嗎?

比如說,摩擦的第一步是接觸,這一步看似最簡單吧?可之前AFM等探針測試的實驗常常發現,在探針靠近樣品一定距離後會突然吸到樣品上(Jump to contact),而將探針撤回時會發現需要施加一定的力之後探針才會突然與樣品脫離吸附(Jump from contacct)。這個現象被認為是由於范德華力造成的,沒錯,就是我們初中就學過的范德華力。

但微觀上,范德華力與晶體結構、取向、環境介質等因素關係密切,還有太多不清楚的地方,你能想象這個領域直到去年還能發Science嗎?

ref:1. Zhang, X.

et al. Direction-specific van der Waals attraction between rutile TiO 2 nanocrystals. Science (80-.

). 356, 434–437 (2017).

3樓:起個名兒好難

謝@齊與邀,我覺得這種問題不太可能給出乙個統一的定量解釋。最多只能給出一些定性解釋,能從微觀上定性解發布滑動摩擦力隨著正壓力增大而增大就已經不錯了。

我是這麼認為的,理論可能是簡單的,但是現實情況是複雜的,不是什麼時候都可以用基本理論來解釋複雜的現實情況。基本理論都是通過研究最簡單的模型得到的,最簡單的模型可以忽略所有其他的由於模型本身(或物體形狀)帶來的誤差,更容易得到本質的規律。比如,沒有人為了研究靜電力的大小而找兩個樹狀帶電體來測量靜電力的,都是找的小球。

基本理論雖然是廣泛成立的,但是現實太複雜了,現實中能直接用基本物理理論給出定量結果的很少,經驗公式是不可或缺的。比如,靜電場方程很簡單,但是給你乙個不規則的帶電體,你能計算嗎?很難。

所以我覺得摩擦這種現實問題很難從基本微觀理論得到定量的答案,更不是一兩句能說清的,這種問題我肯定也說不出什麼道理來,只知道:摩擦力的本質是電磁力。除了固體之外,液體也有摩擦力,不同速度層的流體之間有相對流動就會有阻力,這些好像目前也就是有一些實驗公式,從理論上得到實在太難了。

4樓:郝然

這裡先說靜摩擦和滑動摩擦

這裡我們只微觀到經典力學仍然適用的範疇。

首先,如果顯微鏡去看發生摩擦時兩個物體相接觸的表面,你會發現它們不是完全平的。兩個物體接觸的表面都會有一些起伏,那麼相對應的,如下圖所示,接觸面就會有一些沒有接觸的空隙,也會有一些接觸的點。

這些接觸點提供了卻提供了上方物體的全部支援力。如下圖紅色箭頭所示:

上圖這個接觸點對上方接觸點產生乙個向左上方向的支援力。當然也有其他的的接觸點提供向其他方向的支援力。比如我們將上圖水平翻轉180°,下方的「小山包「會給上方的小山包提供向右上方的支援力。

我們假設下方物體靜止不動,上方物體只受重力。這些接觸點產生的合力就是上方物體收到的支援力,大小與重力相等,方向相反。

其次,物體的不是完全剛性的,會因為受力而產生形變。這些接觸點的面積非常小,因此這些接觸點上的「壓強」是非常大的,這些接觸點旁邊的「小山包」會因為受力而變形。當你對上訪物體施加乙個向右的水平作用力的時候,下方的小山包會向右微微變形。

同時對左上方的「小山包「施加乙個向左上方的更大的支援力。巨集觀上來講,這些小變形會造成上方物體整體微微往右移動一點。因為這個移動,那些原先對上方小山包施加向右上方支援力的接觸點會「鬆開「而不再產生向右上方的力。

巨集觀上來看,「小山包「們向左的合力增大,向右的合力減小,於是就產生了摩擦力。滑動摩擦要更複雜一些,本質上是乙個有耗散的過程。因此在滑動過程中也必然有些表面的劃傷或者永久變形。

但是題主也可以按照靜摩擦的過程來理解。

再說滾動摩擦:

剛才我們也說了,物體不是完全剛性的,接觸的表面會發生一定程度的變形。如下圖所示:

產生的形變的各個接觸點會對上方物體產生左上或者右上方向的支援力。當上方物體受力的時候,提供向左上支援力的接觸點會變形從而提供更大的向左上的支援力,右上方支援力的接觸點會因為其他接觸點的變形而「鬆開「。因此巨集觀上就產生了向左的滾動摩擦力。

一句話總結:摩擦力是由於接觸面的「不平」和物體形變產生的

PS: 偷懶不想自己畫圖,圖都是從下方參考文獻裡找的。回答專注於建立物理影象,不嚴謹之處請見諒。

Scholz, Christopher H. The mechanics of earthquakes and faulting. Cambridge university press, 2002.

Newest Questions

5樓:

我的天,竟然能讓我看到乙個自己專業的話題,作為乙個phd研究tribology的太不容易了。你要說微觀的話題,現在有專門做simulation的,叫molecular dynamics,從分子的角度解釋在有潤滑的情況下摩擦的過程中接觸面產生的slip和潤滑油的shear heating,這種情況也要區分是EHD還是HD或者mix boundary很多情況,在沒有潤滑的情況下兩個表面直接接觸的摩擦基本都奔解釋通了,可以直接去看dowson的文章,因為我是做巨集觀的微觀上面只是了解,就不亂說了。

物質溶解度差異從微觀上如何解釋?

陳大文 Solvation,also sometimes called dissolution,is the process of attraction and association of molecules of a solvent with molecules or ions of a sol...

如何解釋世界的產生

村野山民 世界是如何產生的?女人要生孩子,就離不開男人,母雞要孵出小雞,就離不開公雞,這種生化之理為何會普遍存在呢?世界的本源還得回到中國古老的哲學 陰與陽。陰與陽的相輔相成是世界創生的不二法門。 仁亙共舟 你寫的字有點意思,世界怎麼產生?我想好多偉人都無法給出你準確的答案,幹嘛要想這麼複雜的東西呢...

在平面向前滾動的輪子受到的摩擦力方向是向哪邊的?其未來的運動狀態是怎樣的?(忽略其他阻力)?

保羅 謝手機上看不到誰邀 如果單個輪子,忽略其他阻力,這不需要理論力學分析。用牛頓定律就可以定性解釋。1 如果輪子開始靜止或勻速滾動,那麼摩擦力為零。因為如果有摩擦力,那麼它的運動狀態必然會改變。2 如果考慮從靜止到向前滾動,有個向前加速的過程。摩擦力為唯一的外力,讓它向前加速運動那麼地面給輪子的摩...