问鼎娱官网app下载入口 为了让你能骑自行车，静摩擦力硬是把自己打扮成了洛伦兹力

有人一提到摩擦力，很多人的第一反应就是，摩擦力坏透了，老是反对，还导致发热，造成损耗。好像摩擦力除了能起固定作用，专门就是干不正当事情带来恶劣影响的 。

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的确是这样，事实就是如此，在大多数状况之下，原本就是这般，真实情形便是如此，动摩擦确实呈现出这样的特点，所以，人们借助各种各样的方式，透过润滑油，利用气垫导轨，采用磁悬浮这些手段，来达成减轻摩擦力的目的。

然而，说到静摩擦力，它就不一样了！且听我慢慢道来。

01

没有静摩擦力，你将寸步难行

没错，人体的运动当然是由人体肌肉的力量引起的。

若没有脚下静摩擦力作用，肌肉产生的力量不能实现移动目的，你只能在原地踏步，像这样：

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或者，你只能像这样顺着坡溜下去了。

当且仅当地面同你的脚底之间存有充足的摩擦力之际，你才能够如此潇洒自在地迈出脚步pg电子麻将胡了入口下载，进而踏出步伐。

在每一个时刻，你那只相对地面处于静止状态没有移动的脚，正在受到地面给予的指向身体前方方向的静摩擦力。对于人体而言，它是在水平方向上唯一的外力的来源之处，它所产生的冲量导致造成人体动量出现变化。

然而，此静摩擦力未进行做功之举，鉴于脚踏地之时，脚与地面二者维持相对静止状态。千万别忘，做功的严谨定义为：力乘上力的作用点于力的方向上所产生的位移！

那么，问题便出现了：既然人在行走之时其速度能够产生变化，当你进行加速跑的时候，究竟是何种力做了功从而致使动能出现了变化呢？

答案是：人体肌肉产生的力，也就是人体的内力。

要注意，系统做功过程里，对于其受到的外力所产生的贡献是需要考虑的，而内力所产生的贡献同样也是要予以考量的！就比如说，存在这样一个由下面的这两个人所共同构成的系统，在最开始的时候，他们两个人均处于静止不动的状态，然而，在后续的过程当中，他们两个人都出现了动起来的情况，而这种情况的产生，实际上就是由于该系统的内力对外做功而后导致的。

事实上，你理应清楚，动能定理完整的表述是这样的，系统遭受的外力做功总和，与系统受到的内力做功总和相加，其结果等同于系统动能的增加量！

02

车轮受到的静摩擦力

与步行情况相同，要是没有摩擦力，自行车就无法开动，汽车同样也无法开动，原因在于它们的动力是依靠静摩擦力来呈现的，要是没有摩擦力，即便车轮转得飞快，车子却仍然会兀自岿然不动！

所以，你没办法不接纳这样一个情况：那被称作车的牵引力的东西，本质上仅仅是静摩擦力而已！

下面以自行车为例，来分析一下车轮所受摩擦力的方向是怎样的。

为达成简单之结果，设定车轮与路面均不会产生形变，因而无需考量滚动摩擦了。

并且，这里针对自行车轮做的是纯滚动分析，纯滚动意味着没有打滑现象，既然没有打滑现象，那么也就不存在滑动摩擦了。

于是，在这篇文章的整个过程之中，仅仅顾及静摩擦力情形。把问题弄得简单一些，如此一来，就不怕过度耗费脑力了。

这里顺便讲一下，何谓纯滚动？

一句话来说，就是车轮质心存在平动速度，其大小为Vc，车轮围绕其中心进行转动，转动的角速度为w，二者之间满足Vc=wr，这儿的r是车轮半径 。

据此条件，车轮作纯滚动时，最低点与地面保持相对静止。

往下看，有一辆自行车，它正朝着右边骑行，没错，确实是在往右边去，可别误以为它是在原地进行打滑呢！

先来看后轮。

受到齿轮力矩驱动从而产生转动的那个是主动轮，它是后轮，就像上图里沿顺时针方向转动的那个后轮 。

鉴于地面可给予充足摩擦力，后轮跟地面接触之处相对地面呈静止状态，不过存在向左运动的趋向，故而后轮所受静摩擦力朝向右方，跟自行车运动方向相同，如下图示。

瞧见了吧！静摩擦力确实是车子向前行进的动力，车子正是于推力的作用之下向前行进的。

再来看前轮。

前轮是从动轮，它的摩擦力的方向就不那么好理解了！

有人给出这样的解释，它由后轮推着向前运动，那么意味着它相对地面是向前运动的态势，进而得出摩擦力方向向后 。

兴许他自身是晓得的，然而这般阐释，针对好多人而言，依旧是欠缺清晰的。

有些人会觉得：按他这说法，那不感觉就是滑动摩擦力吗？

显然并非是滑动摩擦力，然而该解释一旦会引出这种疑问，那么也就意味着这种解释是不够到位的！

更多人有这样的疑问，前轮也是作顺时针转动，它的最低点相对地面也是具有往左运动的趋势，为何摩擦力同样向左呢！巅峰国际pg平台官网，

没错，它确实也是朝着顺时针方向转动，然而有一个关键要点必须把握住，那便是：这种转动并非由其他的力矩致使的，而恰恰是静摩擦力所引发的！

若是前轮于轴上所受的推力，仅仅是将其往前推而已，此推力并不具备力矩，置于这种力的作用之下，车轮根本不会转动的！

能够去想象，若是你将前面的轮子向上抬起使其离开地面，那么它必然就不会再转动了。而在当前面的轮子一旦接触到地面的时候，摩擦力就会把它带动起来，接着它就沿顺时针的方向转动起来了！

更为直观的领会，你以手摩挲一个转盘的边缘，转盘转动起来了，在这个时候摩擦力必然与轮子转动的方向相一致。或者是推动手推车之际，手推车的轮子亦是这般情况，如同下面所呈现的这样，两个轮子所受到的摩擦力均是向后的。

所以呀，前轮的转动是源自摩擦力的力矩，前轮所受到的静摩擦力肯定是指向后方的，就如同下面所展示的图形那样。

所以可看出，轮子碰地后会转动，转动的轮子碰地后才能前行，前行之后轮子碰地又会转动，当轮子有前行且有转动时，然后才能引发滚动。

这么浅显的道理，怎么之前没听人说起呢？！

你此刻清楚了，后轮的运行致使摩擦力产生问鼎娱官网app下载入口，然而前轮的摩擦力引出转动！

所以，究竟谁属于原因范畴，谁又归属于结果范畴，务必要精准把握这样东西，不然的话，你所作出的分析必然乱如麻团，极易随波逐流言听计从。

当然，值得指出的是，上述分析，并未结合车轮的其它受力，比如其他阻力等，也没有综合其运动情况，像匀速、减速以及加速等，要是考虑这些因素，情况便会复杂得多了。

03

静摩擦力与洛伦兹力

倘若再深入探究一番人和自行车动能的源头，你或许会发出这样的疑问：摩擦力并不做功，那么究竟是哪方在做功呢？

答覆之中最为简易，然而稍微带有敷衍意味的是，人和自行车所构建而成的系统存在内力作用吗，恰恰是内力进行做功致使系统获取能量。

但如果要给一个清楚明白的分析的话，可以有多种不同的方法。

这里给出一种方法，此方法是最容易被理解的那种，是哪怕一个中学生都能够完美吸收接纳的那种方法。

以后轮为例。

按照速度相对性而言，任意一点A针对C的速度，等同于A针对B的速度加B针对C的速度，所以，后轮跟地面相接触的点p的速度是

其中

是指p点相对于轮子质心的速度，它的方向向后；

是指轮子质心的速度，方向向前。

所以静摩擦力对轮子做功的功率为

可以看到，摩擦力做功存在两部分，其中第一项是摩擦力所形成的力矩做功的功率，而第二项是摩擦力针对质心做功的功率。鉴于这两个速度分别跟车轮所受静摩擦力方向相反以及相同，所以其功率分别为负以及正。

当轮子不打滑时，P点对地速度为零，所以

摩擦力两部分做功的功率刚好抵消，因此摩擦力本身的确不做功。

车轮，受到来自齿轮上的转动力矩，此转动力矩是主动力，其做功为正，该转动力矩做功与摩擦力的力矩做功符号相反，若把二者结合，那么抵消后的剩余值就会表现成轮子的转速改变。

如此这般，整体的效果呈现为，静摩擦力尽管未曾做功，然而，它发挥了这样的作用，将转动力矩所做的功，转化成为质心的平动动能的功效。

说到第1节里所提及的，人走路之时加速进程里做工有关的问题，有着类似一样情形的方式能够作理解，读者可以凭借自身去探究一番 。

实际上，在这般情形下，静摩擦力所起的作用极为近似于洛伦兹力，我们都清楚，洛伦兹力是不做功的，然而为何安培力却能够做功呢？需晓得安培力从本质上来说就是洛伦兹力！

之所以如此，是因为安培力仅是一部分洛伦兹力，这部分安培力做了正功，而另一部分洛伦兹力做了负功，由此带来的一个整体效果是，尽管洛伦兹力不做功，但其却发挥了一种媒介效力，即把电能转变为机械能 。

所以，车轮之上，静摩擦力客观存在着，而在通电那种导线的内部，被携带电荷的粒子，会受到洛伦兹力的作用影响，二者具备类似的功能表现，即不会去做功，然而却达成了能量从一种形式到另一种形式的转换。

我们清楚，要是没有洛伦兹力，那么电能与其他形式能量之间的转换就无法达成，没办法利用电能了。按照前面所阐述的，要是没有静摩擦力，我们就连路都没法行走，诸如自行车、汽车之类，轮子只能做无意义的空转 。

有人讲，“那就搭乘飞机呀”，你也得先登上飞机吧？除非创造出某种可以长距离弹射人类身体的火炮，不然人类基本上寸步难行。

所以，从这个角度去讲，看上去风马牛不相及的静摩擦力，和洛伦兹力，居然做了一件同样的事情，居然做了一件同样的工作 。

我们知道，洛伦兹力之所以不做功，是因为

所以洛仑兹力总是与速度垂直。

当转动的转盘有一物体在其上面，该物体受静摩擦力作用，会随着转盘一同做圆周运动，此时静摩擦力充当向心力，而这个静摩擦力也总能同速度保持垂直状况，相应地也就不会对物体做功，静摩擦力会出现类似这样的情形

神了，他俩还真的这么像哦？

但是，静摩擦力有时也可以做功的！

下面存在这样一种情形中，皮带跟轮子相接触的那部分，静摩擦力的作用点产生了位移，故而静摩擦力做了功。

当然，还有像下面这种情形也是静摩擦力做功的典型案例。

由此可见，静摩擦力与洛伦兹力确实做了一件极为相像的事，二者都源自最基本的电磁相互作用，然而二者的差别相当大。洛伦兹力是运动电荷间的作用，是单一纯粹的，摩擦力是大量粒子集体作用的宏观体现，是繁杂的。