基本介紹
概念,認識過程,種類,形式,作用,套用,相關概念,
概念
當物體與另一物體沿接觸面的切線方向運動或有相對運動的趨勢時，在兩物體的接觸面之間有阻礙它們相對運動的作用力，這種力叫摩擦力。接觸面之間的這種現象或特性叫“摩擦”。摩擦有利也有害，但在多數情況下是不利的，例如，機器運轉時的摩擦，造成能量的無益損耗和機器壽命的縮短，並降低了機械效率。因此常用各種方法減少摩擦，如在機器中加潤滑油等。但摩擦又是不可缺少的，例如，人的行走，汽車的行駛都必須依靠地面與腳和車輪的摩擦。在泥濘的道路上，因摩擦太小走路就很困難，且易滑倒，汽車的車輪也會出現空轉，即車輪轉動而車廂並不前進。所以，在某些情況下又必須設法增大摩擦，如在太滑的路上撒上一些爐灰或沙土，車輪上加掛防滑鏈等。
摩擦
摩擦認識過程
人類對摩擦的認識已有悠久的歷史。史前人類就已認識到摩擦的兩個方面：鑽木取火，即利用摩擦生熱；在重物運輸中採用潤滑劑減小阻力。大約在五千年前就已發明了輪子，這說明當時已經知道，為了克服摩擦，滾動優於滑動。15世紀中葉，達·文西巳經發現摩擦力F與載荷N成正比，他在當時的實驗條件下得出了不精確的結論：對任何材料，比例係數均為I/4，即F=N/4a對摩擦的動力學研究只是在咖利略發現慣性原理，特別是在I.牛頓發表運動三定律（見牛頓運動定律）以後才有可能。G.阿蒙通和C.-A.de庫侖在大量實驗的基礎上，1699年和1781年提出如下的摩擦定律：
①互相接觸的兩個物體間的摩擦力，不超過某一最大值，這個最大值與接觸面積的大小無關。
②摩擦力的最大值和兩個物體之間的法向壓力N成正比。
③摩擦力的方向與物體相對滑動的方向相反，大小與兩個物體之間的法向壓力N成正比。
上述結論只是粗略的經驗規則，但因發現在力學科學的早期，當時就稱為摩擦定律，又稱庫侖定律。
種類
摩擦的類別很多，按摩擦副的運動形式摩擦分為滑動摩擦和滾動摩擦，前者是兩相互接觸物體有相對滑動或有相對滑動趨勢時的摩擦，後者是兩相互接觸物體有相對滾動或有相對滾動趨勢時的摩擦；而這兩種摩擦在計算時須保證的條件是：物體狀態是靜止或勻速直線運動，這時摩擦力等於物體所受阻力。在相同條件下，滾動摩擦小於滑動摩擦。
按摩擦表面的潤滑狀態，摩擦可分為乾摩擦、邊界摩擦和流體摩擦（見圖）。
摩擦又可分為外摩擦和內摩擦。外摩擦是指兩物體表面作相對運動時的摩擦；內摩擦是指物體內部分子間的摩擦。乾摩擦和邊界摩擦屬外摩擦，流體摩擦屬內摩擦。
靜摩擦的測定方法有傾斜法和牽引法。①傾斜法：把重力為N的欲測物體放在對偶材料的斜面上，逐漸增加斜面的傾角，測得物體開始滑動時的傾角 θ(摩擦角)，由此求得摩擦係數f=tgθ。②牽引法：把重力為N 的欲測物體放在對偶材料的平面上，以力P牽引，物體開始滑動時的力F就是最大的靜摩擦力（此時F=P），由此求得摩擦係數f=F/N。動摩擦可在各類型試驗機上（如往復式摩擦磨損試驗機、旋轉圓盤-銷式摩擦磨損試驗機和四球式摩擦試驗機）測定，為此在試驗機上裝設測定摩擦力或摩擦力矩的機構，先測出摩擦力，而後換算出摩擦係數。常見的測量方法有槓桿法、彈簧法和電測法等。測定時需要確保清潔，否則會影響所測的摩擦力。
接觸面粗糙程度決定摩擦力大小
接觸面粗糙程度決定摩擦力大小邊界摩擦和流體摩擦 邊界潤滑狀態下的摩擦稱為邊界摩擦。邊界摩擦係數低於乾摩擦係數。邊界摩擦狀態下的摩擦係數只取決於摩擦界面的性質和邊界膜的結構形式，而與潤滑劑的粘度無關。流體潤滑狀態下的摩擦稱為流體摩擦。這種摩擦是流體粘性引起的。其摩擦係數較乾摩擦和邊界摩擦為低（見潤滑）。
形式
摩擦又分為靜態摩擦和動態摩擦，其中又含有，乾摩擦和濕摩擦，靜電摩擦等……
針對於紡織的摩擦形式來說，通常將試樣分兩種摩擦，一個是根據標準在規定的環境中進行預處理 將試樣用乾、濕摩擦布或毛刷摩擦後，用灰色樣卡評定摩擦布或試樣的沾色或變色 情況，適用於印染紡織品耐乾、濕摩擦及刷洗摩擦色牢度試驗。配合使用的儀器是LFY-304紡織品耐摩擦色牢度儀。
作用
好處
1．增加阻力：汽車輪胎的花紋等
2．發光生熱，鑽木取火就是摩擦的一種利用，像玻璃棒和絲綢的摩擦使電子發生轉移等
3．摩擦接合，在我們所用的離合器中有個是摩擦片式的，他起到一種摩擦接合的作用，這種接合方式是非剛性的，可以避免一些危害（具體可查相關書籍，推薦汽車離合器）。
壞處
1．不必要的摩擦，在我們汽車上，當發動機作為動力源帶動車輪旋轉時，這時候傳動齒輪間的摩擦就是一種害處。
2．增加磨損，在我們的日常的生產中，經常會遇到類似於由於磨損而導致的零件的報廢，這時候的摩擦就是一種損害元件的因素，應儘量避免。
套用
如何減少摩擦
在地板上推動重物時，希望摩擦力小些，於是地上灑油、滑石粉或鋪上滾木、裝上車輪等均可達到某種程度之助力。
滾珠軸承
輪子發明之初，其滾動是繞著輪軸而轉，它和地面之間雖為滾動摩擦，但和軸之間仍為滑動摩擦。時到今日，則均改良成為輪與軸之間裝上滾珠軸承，並且塗上油脂，大大的降低了摩擦對運動的影響。
氣墊法
氣墊船及最先進之磁浮列車都是藉著氣墊以減少摩擦的套用實例，但後者之浮起系靠著磁力的作用。
摩擦的用途
摩擦力不全然是阻礙物體運動的進行。在有些情況下，摩擦力是用於推動物體運動所需的力，
◎ 我們走路時，鞋底對地面向後施力，因摩擦而產生向前的作用力，因此得以行走。如果改在冰面上步行時，則因摩擦力過小而難於走動。◎ 手以大小不變之握力握住圓柱形空玻璃杯，使杯口保持水平向上並逐漸將開水注入。若杯子始終呈靜止，則手之握力、變化的杯重、與摩擦力間有何關係？試詳述其理由。
走路時鞋底產生摩擦
走路時鞋底產生摩擦拿筷子挾滷蛋，筷子之表面必須稍微粗糙不宜太光滑，才能靠摩擦力幫忙把滷蛋送入口中；磨刀石與刀子間適當的摩擦力才能使刀子磨得又快又亮。
◎ 汽車也是利用輪胎與地面之間的摩擦力而得以行進。當汽車的引擎運轉時，帶動輪子轉動，輪子和地面的接觸點對地面向後施力，因此輪子獲得一向前的摩擦力，推動汽車前進。
◎ 有許多機械的設計也都利用摩擦來傳遞動力，例如汽車內的飛輪是利用皮帶和輪槽間的摩擦來傳動，用於驅動風扇、發電機等。為避免打滑，這些皮帶的內面還鑄成齒狀，以增強摩擦。
流體的摩擦
1．和流體的性質有關，例如物體在水中時的摩擦力就比在空氣中時為大；
2．和固體摩擦力不同的是：流體摩擦力與物體在流體中的運動速度與接觸面積的大小有關。物體的速度愈大，或接觸面積愈大，則所受到的流體摩擦力就愈大。
3．機車、汽車、火車、飛機等在高速行駛時，空氣之摩擦力或空氣阻力就變得很重要，其克服的方法為將運動體作流線型化的設計。可是要使其能安全剎車停止，就又必須依靠摩擦性質作出妥善的剎車設計。
剎車系統
大家都可能注意到火車或遊覽車、貨車等較重車輛剎車停止時，都會發出巨大類似嘆氣之響聲。這一響聲是來自動力剎車系統，於剎車完成後釋放壓縮空氣所造成。
動力剎車系統有真空動力剎車系統與壓縮空氣動力剎車系統兩種，它們都能造成巨大壓力，並將其傳遞到輪子之剎車鼓(或剎車碟)的接觸面積上。因為壓力強度越大正向接觸力就越大，此接觸方便產生強大的摩擦力，終使車輪能於短時間內停止滾動，而改以滑動摩擦的方式來阻止車子之前進。
如何防止剎車失靈
摩擦會生熱，雖然設計上及材料上都考慮了散熱效果，但在緊急剎車或下坡路段長時間連續使用剎車時，溫度的升高仍然經常造成剎車失靈現象，為維持剎車之正常運作，有些車輛裝有噴水設施來降溫，而有經驗的駕駛在緊急剎車時都會採用連踩數腳的剎車動作來防止。
許多車輛均加裝ABS(Anti-skid braking system) 防滑剎車系統，由電子化電路系統來代替人類之反應能力，使行車之安全獲得很大的保障。
ABS ( Anti-skid braking system )
ABS剎車系統是「防止剎車鎖死」的電腦系統裝置，當駕駛人用力踩剎車時，ABS系統會在短時間內做「解除剎車、再剎車」等連續動作。因為，剎車鎖死後汽車輪胎即打滑，車輪打滑後駕駛人易因無法控制車行方向而出意外；ABS亮燈則表示出現異常狀況。
固體表面之間的摩擦力
固體表面之間的摩擦力的來因有兩個：固體表面的分子之間相互的吸引力（膠力）和它們之間的表面粗糙所造成的互相之間的卡住。滑動摩擦力
F = μ*Fn
滾動摩擦力
滾壓摩擦力
假如滾動運動和滑動運動同時存在，那么這種混合摩擦也被稱為滾壓摩擦。
轉動摩擦力
一個球沿其垂直於一個平面的軸轉動時所產生的摩擦力被稱為轉動摩擦，它與轉動運動的力矩T有關：
N=frac{T}{F_N}incm
潤滑
在工程技術中人們往往通過施加潤滑劑的方法來減少摩擦，研究這個問題的科學稱為摩擦學，它是機械製造的一個分科學固體摩擦。
工程中的摩擦力分析
兩個固體面互相摩擦。假如兩個固體面的材料選擇不當或它們之間相互施加的壓力非常大的話，那么固體摩擦就會造成磨損。在不使用潤滑劑或潤滑劑失效的情況下會造成固體摩擦。
混合摩擦
在潤滑劑不夠或運動的開始會出現混合摩擦。這時摩擦面部分地區會直接接觸。混合摩擦造成的磨損比固體摩擦要小。在長時間運行的狀態下應該避免混合摩擦，但往往在技術工程中混合摩擦被容忍。
液體摩擦
假如兩個運動面之間有一層完整的潤滑劑的話，那么它們之間的摩擦是液體摩擦，兩個運動面不直接接觸。雖然如此通過運動面與潤滑劑的分子之間的摩擦依然會有很小的磨損。
內部摩擦
內部摩擦是物質內部的原子或分子相互運動所造成的能量損失。由於外部力作用所造成的不同部位的粒子的加速度的不同可以造成（比如液體）內部的相對運動。內部摩擦的大小與物質的粘性有關。不象固體表面的摩擦那樣含糊，內部摩擦可以通過統計力學的方式相當精確地計算出來。在力學中一般人們在計算時儘量省略摩擦所造成的損失，在流體力學中內部摩擦是理論中的一個內在部分，它可以由奈維爾-史托克斯方程式來計算。
流變學是研究複雜的流體（比如懸浮液或高分子化合物）的學科。在這些液體中的內部摩擦非常複雜，線性的奈維爾-史托克斯方程式不能用來描寫它了。
摩擦本質
1.凹凸嚙合說。是從15世紀至18世紀，科學家們提出的一種關於摩擦本質的理論，嚙合說認為摩擦是由於互相接觸的物體表面粗糙不平產生的。兩個物體接觸擠壓時，接觸面上很多凹凸部分就相互嚙合。如果一個物體沿接觸面滑動，兩個接觸面的凸起部分相碰撞，產生斷裂、摩損，就形成了對運動的阻礙。
2.粘附說。這是繼凹凸嚙合說之後的一種關於摩擦本質的理論。最早由英國學者德薩左利厄斯於1734年提出，他認為兩個表面拋得很光的金屬，摩擦會增大，可以用兩個物體的表面充分接觸時它們的分子引力將增大來解釋。
上世紀以來，隨著工業和技術的發展，對摩擦理論的研究進一步深入，到上世紀中期，誕生了新的摩擦粘附論。新的摩擦粘附論認為，兩個互相接觸的表面，無論做得多光滑，但從原子尺度看還是粗糙的，有許多微小的凸起，把這樣的兩個表面疊放在一起，微凸起的頂部就發生接觸，微凸起之外的部分接觸面間有10微米到8微米 或更大的間隙。這樣，接觸的微凸起的頂部承受了接觸面上的法向壓力。
人們通過不斷實驗和分析計算，發現上述兩種理論提出的機理都能產生摩擦，其中粘附理論提出的機理比嚙合理論更普遍。但在不同的材料上，兩種機理的表現有所偏向：對金屬材料，產生的摩擦以粘附作用為主，而對木材，產生的摩擦以嚙合作用為主。實際上，關於摩擦力的本質，目前尚未有定論，仍在深入探討之中。
相關概念
摩擦力
兩個互相接觸的表面，無論做得多么光滑，從原子尺度看還是粗糙的，有許多微小的凸起，把這樣的兩個表面放在一起，微凸起的頂部發生接觸，微凸起之外的部分接觸面間有10-8 m或更大的間隙．這樣，接觸的微凸起的頂部承受了接觸面上的法向壓力．如果這個壓力很小，微凸起的頂部發生彈性形變；如果法向壓力較大，超過某一數值（每個凸起上約千分之幾牛頓），超過材料的彈性限度，微凸起的頂部便發生塑性形變，被壓成平頂，這時互相接觸的兩個物體之間距離變小到分子（原子）引力發生作用的範圍，於是，兩個緊壓著的接觸面上產生了原子性粘合．這時要使兩個彼比接觸的表面發生相對滑動，必須對其中的一個表面施加一個切向力，來克服分子（原子）間的引力，剪斷實際接觸區生成的接點，這就產生了摩擦．在現代摩擦理論中，還加進了靜電作用。光滑表面摩擦過程中可能帶上異號電荷，它們之間的靜電作用，也是摩擦力的一個原因。綜上所述，摩擦現象的機理是複雜的，是必須在分子尺度內才能加以說明的。由於分子力的電磁本性，摩擦力說到底也是由於電磁相互作用引起的。上述理論，已經否定了“物體表面越光滑，摩擦力越小”的說法。在非常平滑的物體表面之間，摩擦力是存在的。老師在教學中經常使用“表面光滑”，其含義是指無摩擦或摩擦因數等於零的表面，即沒有摩擦力。這是教學中的一種約定，而並非真的是說兩個表面光滑。在平玻璃板上推木塊很容易，而在平玻璃板上推與木塊相同質量的玻璃時就不容易了，這說明摩擦力增大了。
摩擦力的影響因素：摩擦力的大小隻與壓力和接觸面的粗糙程度有關，與其他因素無關
