提到摩擦力，人們往往第一印象就是阻礙物體運(yùn)動(dòng)的力，可事實(shí)上真的如此嗎？其實(shí)生活中摩擦力就和細(xì)菌一樣，有些惱人的細(xì)菌會(huì)導(dǎo)致人體發(fā)生各種疾病，但同時(shí)很多細(xì)菌像雙歧桿菌等恰是人體離開不了的。摩擦力也是，有很多摩擦力確實(shí)是導(dǎo)致機(jī)械磨損和故障的原因，但與此同時(shí)，人類離開摩擦力可以說(shuō)什么都做不了，甚至走路都走不了。好了，話不多說(shuō)，聊聊今天的主角：摩擦力。

關(guān)于摩擦力

目前，物理學(xué)上對(duì)摩擦力的定義是：阻礙物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)（或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)）的力叫做摩擦力。

根據(jù)物體和接觸面的運(yùn)動(dòng)情況可以簡(jiǎn)單分為：滑動(dòng)摩擦力，靜摩擦力和滾動(dòng)摩擦力（實(shí)際上滾動(dòng)摩擦力本質(zhì)上也是靜摩擦力，后面有機(jī)會(huì)會(huì)和大家詳細(xì)分析）。

滑動(dòng)摩擦力

在所有的摩擦力類型中，滑動(dòng)摩擦力是最常見(jiàn)也最容易理解的。因?yàn)榇嬖谙鄬?duì)滑動(dòng)，所以產(chǎn)生摩擦力，摩擦力的方向和相對(duì)滑動(dòng)的方向相反。在下圖中，小人推著木箱以速度v在水平面上向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)地面給木箱一個(gè)相反方向的摩擦力f,方向向左，非常值觀，好理解。而且這個(gè)摩擦力f的大小和箱子的重量成正比，所以越重的箱子越難推動(dòng)。我們把和摩擦力和正壓力的比值稱作摩擦因數(shù)μ。

靜摩擦力

還是剛才的這個(gè)小人推箱子的模型，如果因?yàn)橄渥犹?，小人推不?dòng)而沒(méi)有和地面發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，此時(shí)有摩擦力的存在嗎？有的，這個(gè)時(shí)候的摩擦力就是靜摩擦力。不要忘記了摩擦力的定義，阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力也叫摩擦力。如何判斷相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)呢？辦法就是假設(shè)接觸面沒(méi)有摩擦力，物體會(huì)怎么運(yùn)動(dòng)，即是運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。比如下面這個(gè)箱子，如果和地面之間沒(méi)有摩擦力，那么很容易的會(huì)被推向右邊運(yùn)動(dòng)，那么相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)就是向右的，所以這個(gè)時(shí)候受到的靜摩擦力f方向就是向左的。

關(guān)于自行車模型

車輪所受到的摩擦力類型

簡(jiǎn)單的了解摩擦力的知識(shí)以后，我們來(lái)討論一下自行車車輪受到的摩擦力的情況。首先，車輪所受的摩擦力是哪一種類型呢？

我們來(lái)看，車輪在行駛過(guò)程中，車輪邊緣上質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度和自行車運(yùn)動(dòng)的速度大小是相同的，每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)都是這兩種運(yùn)動(dòng)的疊加，在與地面的接觸點(diǎn)，這兩個(gè)速度大小相同，方向相反合速度為0，所以是相對(duì)于地面靜止的。得出來(lái)在自行車正常行駛的過(guò)程中車輪所受到的摩擦力類型為：靜摩擦力。

摩擦力方向的判斷

了解車輪受的摩擦力是靜摩擦力之后，我們用到上面提到的方法，分別判斷一下前后輪的摩擦力方向。

先分析一下后輪（有動(dòng)力的時(shí)候）

后輪的轉(zhuǎn)動(dòng)是鏈條帶動(dòng)飛輪而實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，也就是我們所說(shuō)的主動(dòng)輪。我們假設(shè)一下如果和后輪相接觸的地面是絕對(duì)光滑無(wú)摩擦，自行車會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？顯然，后輪還是會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但是自行車不會(huì)移動(dòng)，也就是我們說(shuō)的后輪會(huì)原地打滑。此時(shí)車輪上接觸面的質(zhì)點(diǎn)是向后運(yùn)動(dòng)，所以后輪接觸點(diǎn)是有向后運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)的，由此我們判斷后輪受到的靜摩擦力是向前的。

再來(lái)分析一下前輪。

前輪是受到車架向前的推力而運(yùn)動(dòng)的，也就是所謂從動(dòng)輪。同樣的方法，我們假設(shè)和前輪相接觸的地面無(wú)摩擦，看看會(huì)怎樣？可能大部分朋友會(huì)說(shuō)，前輪還是和之前一樣向前滾動(dòng)，可事實(shí)上，如果前輪接觸面無(wú)摩擦的話，前輪是向前滑動(dòng)而不是轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)檐嚰芙o前輪的作用力是過(guò)前輪的原點(diǎn)也就是質(zhì)心的，是不產(chǎn)生力矩的，是不會(huì)導(dǎo)致前輪旋轉(zhuǎn)的，所以前輪是會(huì)向前滑動(dòng)。也就是說(shuō)前輪接觸面上的點(diǎn)是有向前運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的，由此我們判斷前輪受到的靜摩擦力方向是向后的。而正是這個(gè)靜摩擦力因?yàn)椴贿^(guò)質(zhì)點(diǎn)，提供力矩讓前輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。

這就是自行車兩個(gè)車輪受到摩擦力方向相反的原因了。

如果我們?cè)偎伎家幌拢绻亲孕熊囋诨谢蛘咄浦孕熊囎?，兩個(gè)輪子的摩擦力方向是怎樣的呢？這時(shí)候兩個(gè)輪子都是從動(dòng)輪了，和剛才前輪分析結(jié)論一致都是向后的，那在推著的時(shí)候是什么力抵消這個(gè)摩擦力使自行車向前運(yùn)動(dòng)呢？就是地面對(duì)腳向前的摩擦力啦。

進(jìn)一步了解摩擦力

剛才我們研究的自行車模型，實(shí)際上是非常簡(jiǎn)單的模型。實(shí)際上，我們現(xiàn)在對(duì)于摩擦力的研究從未停止過(guò)。比如我們經(jīng)常提到的摩擦力為0的理想界面叫絕對(duì)光滑，就是說(shuō)越光滑的表面摩擦力就越小嗎？事實(shí)上，兩塊表面拋的很光滑的金屬之間，由于分子充分接觸作用力會(huì)增大，摩擦力反而會(huì)增大。所以關(guān)于摩擦力的本質(zhì)，科學(xué)家仍在探究中，尚沒(méi)有統(tǒng)一的結(jié)論。目前是用凹凸嚙合說(shuō)和粘附說(shuō)這兩個(gè)理論在不同的條件下適用。