作者pipidog (如果狗狗飛上天)
看板Physics
標題Re: [好奇] 微觀尺度看摩擦力與正向力的關係
時間Fri Oct 11 05:59:22 2013
※ 引述《platow (plato)》之銘言：
: 如何從微觀尺度看摩擦力與正向力之間的關係。
: 最近摩擦力對我造成的困擾大概就像 stonehenge 對 Ylvis 那麼嚴重。
: 摩擦力大家國中就學過了，跟正向力成正比，而我的疑問也就在於這個成正比這件事。
: 在我的幻想中，如果我一直放大一直放大兩個物體接觸的那個介面，
: 我可以看到凹凸不平的表面，而比較凸起的地方自然就是接觸點。
: 如果說這個接觸點處兩個物體的原子因為局部的冷焊(共價鍵?)
: 或偶級矩造成的電磁吸引力而相吸，而這個相吸的力造成摩擦力，
: 那這種摩擦力顯然跟接觸的原子的數量有關，也就是跟微觀接觸面積有關
是個好問題! 但可能是個大多數老師都回答不出來的問題. 傳統的教科書上都
會把摩擦力的來源歸咎於兩個物體間接觸面的原子電磁力造成,這種說法對,但
也不對.對的地方在於,在我們日常生活中,巨觀尺度下的一切現象可以說都是電
磁力跟重力兩者造成的(難道會是強作用或弱作用?),所以管他什麼力,只要是古
典尺度,講電磁力十有八九不會錯.但是仔細想想就知道這種說法有問題.因為巨
觀尺度的力跟你說要用原子分子來解釋你接受嗎? 我說怪手把一棟大樓拆掉,這
個過程是因為怪手的原子跟大樓的原子間的電磁力造成的,這說法也沒錯,但你接
受嗎? 至少我不接受!
如果需要用到這個說法才能解釋拆大樓這件事情,土木系的人都可以退休了.
摩擦力很簡單,他就是一個巨觀尺度下的現象,完全不需要用到原子分子這些鬼
扯蛋的說法. 正向力的來源本身是出於物體的形變造成的,當兩個物體接觸的
時候,沒有哪個是真正的剛體,都會存在一定程度的形變,這個形變所造成的應力
如果你嚴格推導就會發現,剛剛好就可以推出摩擦力跟正向力成"正相關"的結果.
但事實上說他們是正比並不對,因為摩擦係數其實並不是一個"常數"!
事實上當你的物體有加速度的時候,或是和接觸面存在角度的時候,這個摩擦係
數是會變的,所以只能說我們常講的正向力跟摩擦力成正比,只是一種物體在等
加速運動下的近似.同樣的兩個木塊,彼此間的角度不同,相互運動間的加速度
不同,摩擦係數都不一樣,根本沒有所謂成正比這事情.(可以自己作實驗看看)
所以不要再相信教科書上那些瞎扯的說法了,跟什麼原子分子的電磁力一點關
係都沒有,那都是搞不清狀況的人說的鬼話,明明是個巨觀尺度的效應,卻跑去
用量子尺度的說法來解釋,這些人是在想啥? 如果是這樣,摩擦力不是等於要用
量子電動力學來計算了? 當然如果有人還非要跟扯到超導,超流,BCS,那就是完
全不知所云了,這年頭連兩個木塊間的摩擦力都可以看作是巨觀量子效應了?
不過也罷,藥穿瓶都可以是BEC了,木塊的摩擦力也是BEC有何不可?
http://arxiv.org/abs/1211.5175
這篇arXiv的文章講得很淺顯易懂,高中程度就可以理解了. 講的就是摩擦力跟
正向力之間的正確關係,你看了就會發現,摩擦係數從來都不是一個constant!
所謂正向力跟摩擦力成正比從來也都只是一種考試正確的說法.
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★人生中最溫暖的夏天是在紐約的冬天★
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※ 編輯: pipidog 來自: 128.120.120.83 (10/11 06:17)
1F：→ jessti:推 特別是倒數第二段後半 XD 10/11 06:58
2F：推 WINDHEAD: 10/11 07:22
3F：推 leo80042:皮皮狗大的臉，不過最近有幾篇講microscopic friction的 10/11 07:41
4F：→ leo80042:文章不妨參考看看：Phys. Rev. Lett. 111, 126103 10/11 07:42
5F：→ leo80042:囧 電腦怪怪的會漏字 第一行我是要寫「沒有要打皮皮狗大 10/11 07:43
6F：→ leo80042:的臉，...」XD 10/11 07:43
7F：推 leo80042:by the way，該文章似乎是PRL featured所以可以免費下載 10/11 07:47
8F：→ leo80042:，PRL的導讀在此：Viewpoint: Friction at the Atomic 10/11 07:47
10F：→ pipidog:沒關係,打臉可以,我不靠臉吃飯.微觀尺度有微觀尺度的摩擦 10/11 08:06
11F：→ pipidog:力,這很正常.不奇怪,算結構最佳化的時候也有這種觀念. 10/11 08:07
12F：推 yw1002:說最後一次了(好像compulsive..)還是一樣interaction分 10/11 08:07
13F：→ yw1002:scalar potential(聯心力)/vector potential(correlation) 10/11 08:08
14F：→ pipidog:只是對一般的情況下,討論這些顯然是殺雞用牛刀了. 10/11 08:09
15F：→ yw1002:微觀下像solid的optical properties都是用sepctral functio 10/11 08:09
16F：→ pipidog:不過這篇PRL的牛刀很利,才能利到上viewpoint 10/11 08:10
17F：→ yw1002:研究粒子的self energy 10/11 08:10
18F：→ yw1002:至於兩個介面的微觀interaction要怎麼測量那才是困難點 10/11 08:11
19F：→ yw1002:大概只有及低溫下測interlayer tunnel吧(joseph junction) 10/11 08:12
20F：推 signor:從微觀出發去解釋還是重要的 也許弄清楚後也會很實用 10/11 08:17
21F：推 yw1002:樓上得到他了....做出來後能得啥獎？啥專利XD 10/11 08:32
22F：→ yw1002:弄出來頂多就教高中物理自由落體時終端速度可以提一下而已 10/11 08:34
23F：→ yw1002:高中初等物理就提過摩擦了阿--兩固體間相對運動摩擦； 10/11 08:34
24F：→ yw1002:固體在流體中相對運動摩擦；流體與流體間摩擦--粘滯力 10/11 08:35
25F：→ yw1002:研究一下是很好玩拉....只是.... 10/11 08:36
26F：推 Entropy1988:...讀文中 10/11 09:19