摩擦力为什么是由电磁相互引起的

摩擦力为什么是由电磁相互引起的

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弹力的本质是分子之间的电磁相互作用。由物质分子运动论知道，组成物质的分子间存在着相互作用的引力与斥力。物体无形变时，内部分子处于正常位置，分子间的引力等于斥力，分子在各个方向上受力平衡。在弹性限度内，当物体受其他物体作用发生形变时，分子之间就要发生相对位移，分子间的引力就不等于斥力，分子的平衡状态就遭到破坏，分子间就表现出引力或斥力相互作用，从而抗拒形变。随着分子间距离增加或减小（仍在物体弹性限度以内），相互作用的引力或斥力不断增加，直到跟外力平衡，物体不再被拉伸或压缩。撤去外力后，正是这种斥力或引力，使物体恢复原状。

有关摩擦力的本质，直到今天还不十分清楚，但可以肯定与物质分子间的电磁相互作用有关。根据摩擦表面分子的粘附理论，认为物体接触时，由于表面不可能极平整，实际的接触面积比表观的接触面积小得多（前者往往只是后者的万分之几），因此在接触点处有很大的应力，大大超过“弹性极限”，接触处产生“塑性形变 ”，许多接触点“冷焊”在一起，即在接触点处两物体的分子间距已小到分子引力作用范围内，于是两个紧压着的接触点处产生了分子-原子性的表面粘附现象。当一物体在另一物体上被拉动时，摩擦阻力就伴随着成千上万的细小“焊点”的扯裂而产生。这一理论能较好地解释金属之间的摩擦，但不能很好解释木材等的摩擦。
两个物体接触，接触面越平滑摩擦力越小。在平玻璃上推木块很容易，但推平玻璃就不容易了。这是说明摩擦力加大了吗？为什么？
“两个物体接触，接触面越平滑摩擦力越小”的观点是否正确呢，首先探究一下摩擦力的本质：
1．凹凸啮合说．是从15世纪至18世纪，科学家们提出的一种关于摩擦本质的理论，啮合说认为摩擦是由于互相接触的物体表面粗糙不平产生的．两个物体接触挤压时，接触面上很多凹凸部分就相互啮合．如果一个物体沿接触面滑动，两个接触面的凸起部分相碰撞，产生断裂、摩损，就形成了对运动的阻碍．
2．粘附说．这是继凹凸啮合说之后的一种关于摩擦本质的理论．最早由英国学者德萨左利厄斯于1734年提出，他认为两个表面抛得很光的金属，摩擦会增大，可以用两个物体的表面充分接触时它们的分子引力将增大来解释．
上世纪以来，随着工业和技术的发展，对摩擦理论的研究进一步深入，到上世纪中期，诞生了新的摩擦粘附论。
新的摩擦粘附论认为，两个互相接触的表面，无论做得多么光滑，从原子尺度看还是粗糙的，有许多微小的凸起，把这样的两个表面放在一起，微凸起的顶部发生接触，微凸起之外的部分接触面间有10^-8m或更大的间隙．这样，接触的微凸起的顶部承受了接触面上的法向压力．如果这个压力很小，微凸起的顶部发生弹性形变；如果法向压力较大，超过某一数值（每个凸起上约千分之几牛顿），超过材料的弹性限度，微凸起的顶部便发生塑性形变，被压成平顶，这时互相接触的两个物体之间距离变小到分子（原子）引力发生作用的范围，于是，两个紧压着的接触面上产生了原子性粘合。这时要使两个彼比接触的表面发生相对滑动，必须对其中的一个表面施加一个切向力，来克服分子（原子）间的引力，剪断实际接触区生成的接点，这就产生了摩擦。
在现代摩擦理论中，还加进了静电作用。光滑表面摩擦过程中可能带上异号电荷，它们之间的静电作用，也是摩擦力的一个原因。　　
综上所述，摩擦现象的机理是复杂的，是必须在分子尺度内才能加以说明的。由于分子力的电磁本性，摩擦力说到底也是由于电磁相互作用引起的。
上述理论，已经否定了“物体表面越光滑，摩擦力越小”的说法。在非常平滑的物体表面之间，摩擦力是存在的。老师在教学中经常使用“表面光滑”，其含义是指无摩擦或摩擦因数等于零的表面，即没有摩擦力。这是教学中的一种约定，而并非真的是说两个表面光滑。在平玻璃板上推木块很容易，而在平玻璃板上推与木块相同质量的玻璃时就不容易了，这说明摩擦力增大了。

归根结底，弹性形变微观上讲应该是电荷之间的作用力，而摩擦力与弹力有关，也可看作是电磁相互作用。

比如宏观上放在桌子上的的杯子，与桌面是接触的，但是微观上它是与桌面分子有距离的，好像是悬空的一样，这就是电荷之间的斥力作用。