从原子层面,摩擦力的本质是什么?摩擦生热和哪一个基本力有关?
滴滴
11-23
0

这个问题很棒。


就宏观上看。摩擦力f,是例如汽车牵引力克服由于例如轮胎受到路面细微斜面的反弹力阻力f'。

该阻力对应着重力分力Gsinθ=N之弹力之摩擦系数μ之当量效应,简称“μ效应”。N的方向与路面垂直,f方向与加速度同向。

f=f'=μGsinθ...(1)。



式中,μ是摩擦系数,取决于材料表明特性,θ是路面坡度余角,可直接查μ表。

摩擦系数“μ表”(无润滑~有润滑):钢-钢0.15~0.1,钢-软钢0.1~0.2, 钢-铸铁0.3~0.2,钢-青铜0.15~0.18,软钢-铸铁0.2~0.18, 软钢-青铜0.2~0.18,铸铁-铸铁0.18~0.15,铸铁-青铜0.15~0.2,青铜-青铜0.1~0.2,皮革-铸铁0.3~0.5, 橡皮-铸铁0.8~0.5,木材-木材0.4~0.6。

现在,我们来看微观层面,分析这个“μ效应”的来龙去脉。

大家知道,轮胎与地面之间的接触,既不可能是原子核的裸接触,否则会发生核反应。

也不可能是核外电子之间的裸接触,否则电子与电子的直接碰撞会发生湮灭反应。

那么,轮胎与地面之间的力或能量,是怎么传递的呢?有读者自然想到是两个原子内空间之间的场量子(或光子)作为载体。

有一点可能是鲜为人知的:原子内空间是核外电子的活动范围。

电子在绕核震荡时,其动能(Ek=½m₀v²),会激发原子内空间场量子变成光子动能(hf),表现为原子光谱。这里的光电效应方程是:

½m₀v²=hf=hc/λ...(2)

汽车的能量传递的过程链,是酱紫的:


①汽车牵引力周期性做功:W₁=½mv²...(3),m是转子质量,v是平均线速度。转换为摩擦力做功:W₂=W₁

②周期性摩擦挤压并激发原子内空间的光子动能:E(γ)=(m/m₀)hf...(4),γ是场量子(光子),m₀是电子质量。(4)能量有两个分配:

④一部分用来加速电子运动,使内空间升温:½m₀v²=1.5kT...(5),属于热能损耗。

⑤一部分用来获得反作用的库仑电磁能,作为有效的摩擦牵引功:W₃=μW₁=½μmv²...(6)。

同时对应:W₃=(m/m₀)ke²/r...(7),r是电子绕核平均轨道半径。

假设:轮胎与地面摩擦系数μ=0.6,汽车发动机输出的轴功率为100千瓦,以下按1秒时间,估算能量转换。

每个轮胎获摩擦功:W₂=25千焦。其中,一部分消耗在热损耗,使轮胎与地面发热;

另一部分是“μ效应”,用于有效的摩擦牵引功:W₃=μW₂=0.6×25=15千焦。

由此亦可反推:核外电子平均轨道半径、热损耗的平均温度,读者不妨可以试算一下。

当然,最好是借助严格的实验测试。有人偏要走哥派量子论,也不妨写在评论区,恭候。

Stop here。物理新视野与您共商物理前沿与中英双语有关的疑难问题。

其他网友回答:

物质之间的基本作用力有4种:强力、弱力、电磁力、引力。

强力只存在于原子核中,质子和中子之间的相互作用。

热力存在一些核物质衰变过程中。

引力是4种基本作用力中最小的,只有在大质量的天体之间才能显示出这种力的强大,普通的物体之间引力小到是完全可以忽略不计的。

剩下的我们日常见到的这些都是电磁力,原子中的电子绕原子核旋转是电磁力,

原子之间形成共价键、金属键、离子健、分子键,范德华力等等也是电磁力、

DNA分子中的氢键也是电磁力,

生活中的摩擦力、压力、撞击力、抚摸等等,这些都是电磁力。

其他网友回答:

题主你好,从原子层面来看,摩擦力的本质是原子之间的相互作用力,而原子之间的相互作用力就是电磁力。

举个例子来说,我们把两个物体表面的原子想像成排列在一起的小球,小球与小球之间连接的化学键想像成弹簧。

当两个物体发生位移时,他们的化学键(弹簧)就会被压缩,储存弹性势能。继续位移弹性势能就会被释放。这就是产生摩擦力的原因。我们再想像一下,当弹簧释放了弹性势能后,不会立刻静止,它会不停的来回振动。热力学中,原子振动的能量量度就是热量。这就解释了摩擦生热的原因。

希望我的回答能帮助你

其他网友回答:

分子间力与机械振荡!其中静摩擦主因是分子间力,能量势相关,动摩擦与高频振荡相关,但是分子间力也有参与!

其他网友回答:

上学时,学习物理后,课余,同学们将纸撒成小碎片,将钢笔在头上摩擦生热就能将纸片吸引至笔端;

小孩滑滑梯,当你去牵他时,一股静电弹你一下,你不免一惊。

以上就是物体运动时与别的物质表面相碰擦而产生的“阻力”,阻力小于动力不断摩擦而产生场,产生静电。当阻力大于动力,运动中止。

这就是摩擦生热的本质,如果,电子运动的方向是一至的而且阻力很小,便形成电流;如果不一至,即形成电场;阻力大于电子运动的力,就是“电阻”,这是自然现象。

这种现像在人类社会同样存在。当某一民族的“运动”方向是一至的(包括意识型态),就会形成巨大的“扩张力量”,受阻则会发生战争,或改造自然;如果是分散的,则表现为“内耗”,内部争扯、内战不断。所以,极权统治者为统一内部,往往采取极端手段排除异已,顺我者昌,逆我者亡。

所以,军队能“向右看齐”令行禁止,整齐划一,一切行动听指挥,便能攻无不克,战无不胜。

而土匪,它们只有利益和肉体欲望,不可能做到令行禁止,故而是一帮“乌合之众”。

故而,一个有坚定,一致信仰的民族是最强大、最可怕的民族。

其他网友回答:

其本质为背道而驰,违备自然规律,说到底为反自然,与顺晿反调既逆,阴阳反背,。阴欲逆阳,阳欲逆阴,相生相克。要知道,太极宇宙处处充满阴阳,它们的力量是非常之强大,顺我者昌,逆我者亡。摩擦力的原理实质为老子所讲的,反者道之动。

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