摩擦力的故事

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摩擦力――摩擦定律、滚动和滑动定律





在我们的周围，有各种各样的摩擦现象。人走路、坐定和工作，得依靠摩擦；各种车辆行驶，要依靠摩擦；任何房屋建造，离不开摩擦；就是耸入云霄的高山，也要依靠岩石、砂和土之间的摩擦……



假如摩擦在世界上突然消失了的话，人无法走路，手无法拿东西，桌椅、板凳就要散架，汽车、自行车装配不起来，任何建筑物也不可能建造起来，一切物体都要向低处滑溜……应用和研究摩擦也就成为力学中的最重要课题之一。



法国著名科幻小说家儒勒?凡尔纳曾在他的《马蒂斯?桑多尔夫》中，描写了一个名叫马蒂夫的大力士，他力大如牛。作者在书中写了这样一件事：



“特拉波科罗”号这艘50吨重的新船停在船坞里，正准备下水，人们只要把绳索砍断，船就会很快滑下去。



“呼”的一声，香槟酒瓶撞在船头上，酒沫飞溅，船工们砍断缆索，新船“特拉波科罗”号立即沿滑架向水中滑去。



突然，有一只快艇驶来，眨眼工夫，快艇已驶到船坞正前方。这时，眼见滑下水的新船“特拉波科罗”号将和这艘快艇相撞，岸上的人都惊恐万状，束手无策。



就在此时，只见马蒂夫一个箭步跨到船跟前，抓住拴在船头的缆索，在埋入地面的铁桩上绕了几圈。他冒着被甩死的危险……，用手拉住缆索僵持了大约10秒钟。最后绳索断了。



可是这10秒钟时间已经够了！“特拉波科罗”号进水以后，只轻微地掠了一下快艇，就向前驶去了。快艇脱了险，马蒂夫也安然无恙。



马蒂夫的勇敢行动确实令人敬佩。可是，从力学角度看，任何一个能使出10千克力的人，即使是个孩子，也能创造这一奇迹的。这是因为摩擦力帮了他的忙。下面不妨请你算一算。



原来，绕在铁桩上的绳索在滑动的时候，摩擦力可以达到极大的限度。绳索绕的圈数越多，摩擦力也就越大。摩擦力增长的规律是：如果圈数按照算术级数加多，摩擦力就按几何级数增长。



18世纪数学家、力学家欧拉，曾经确定过摩擦力跟绳索绕在桩子上的圈数有下列关系：



式中f表示我们所用的力，F代表我们所要对抗的力