- 趣味物理學:續篇
- (俄)別萊利曼著 余杰編譯
- 1431字
- 2021-10-29 18:02:09
8.倘若沒有摩擦
如果你細心觀察我們周圍的事物就會發現,摩擦現象經常出現在我們的身邊,有時候這種現象會讓我們感到措手不及。我們甚至忽視了某些對我們來說非常重要的摩擦現象。但是,倘若在我們生活的這個世界里,不存在摩擦現象的話,那么我們生活中的方方面面都會發生翻天覆地的變化。
著名的法國物理學家希洛姆曾經關于摩擦力的作用進行過如此栩栩如生的描述:
讀者們肯定都有在冰面上走路的經歷,你們肯定會用盡一切辦法防止自己摔跟頭,甚至不惜犧牲自身形象,做出各種滑稽的動作,而這一切都是為了穩住自己的身體。必須承認,我們平常行走的地面非常平整,這就是為什么我們可以毫不費力地在路面上保持身體平衡。當我們在如冰面一樣的路面上專心致志地騎自行車時,或是發現在柏油路上飛奔的馬摔了個底朝天時,也會產生這樣的想法。如果我們想要弄明白這其中的原理,就必須好好研究一下摩擦力的作用。工程師們想盡一切方法將機器部件之間的摩擦去掉,他們取得的效果還算讓人滿意。在應用力學中,摩擦力通常會被認為是不好的現象,這并沒什么不對,但是,這種看法僅存在于極少數特殊的領域內。在絕大多數的條件下,摩擦應該成為我們需要感謝的對象,如果沒有它,我們就連走路、坐著以及工作都會變得艱難無比。書本以及墨水瓶會掉落到地面上,桌子會一直滑到墻的角落里去,鋼筆會掙脫我們的手。
在我們的日常生活中,產生摩擦的現象非常常見,通常在我們遇到麻煩的時候它都是不請自來,當然了,極少數的個例除外。
穩定度在摩擦力的作用下能夠得到增強。木工將地板刨平,正是因為桌椅必須在地面平整的情況下,才能維持原位不動。如果輪船不產生晃動的話,放在船里的桌子上的杯蓋就能牢牢地扣住杯子,因此,我們就不用總是惦記著它。
我們不妨假設一個不存在摩擦力的情況。在這樣的情況下,無論是龐大的石塊還是肉眼幾乎看不到的沙粒都會因為彼此之間失去支撐,而紛紛出現滑動和滾動的現象,最終,它們會像一塊地毯一樣鋪在地上。如果摩擦力徹底消失,那么地球就會成為一個純平的球體,猶如一堆難看的?泥巴。
以上便是希洛姆對摩擦力的描寫,我們可以往里面添加一些東西:如果釘在墻上的釘子和螺絲失去摩擦力,它們就會掉到地面上,我們再也無法將東西牢牢地拿在手里,暴風和聲響將會永不停歇。在這樣的情況下,我們的房間里將會出現永不消逝的回聲,因為沒有了摩擦力,我們無法減弱在墻壁間反射的回聲。
我們每一次在光滑的冰面上走路時,都會清楚地意識到摩擦力是不可或缺的。倘若我們在馬路上行走時碰到了光滑的路面,那可真是不走運了,因為我們隨時都有可能摔個人仰馬翻,下面是我們從報紙(1927年10月份)上節選的一篇報道:
倫敦21日訊,今天倫敦的街道上出現了非常厚的冰層,嚴重阻礙了街車和電車的正常行駛。此外,大約有1?400人因為把四肢摔壞,被送入醫院接受治療……
三輛汽車和兩輛電車在海德公園附近,發生了嚴重的碰撞,導致油箱爆炸,所有的車輛全都被炸毀了……
巴黎21日訊,巴黎以及近郊的道路變成了光滑的冰面,嚴重的交通事故接踵而至……
但是實際上,冰面的摩擦力真是微乎其微,我們還可以將它行之有效地運用在應用技術上。我來舉一個常見的例子,想必讀者們都見過雪橇,冰路的運輸線充分利用了摩擦力這一點,我們把木材放在這條線路上,將它們從伐木場運到鐵路站或是轉運站,事實證明這種選擇是正確的,因為,在這樣的線路上,兩匹馬可以拉動的裝有重物的雪橇重量多達7t(圖21)。

圖21 在冰路上行駛的滿載雪橇:A,車轍;B,滑木;C,被壓實的雪;D,土質路基