拔河比赛与摩擦力有什么关系?

如题所述

要是你没参加过拔河比赛的话,我想,你至少应该看过拔河比赛。

在拔河场地上,比赛的双方憋足了劲,总想战胜对方。围在两边的观众也显得非常焦急,有的拼命为比赛的双方大喊“加油”,有的恨不得能上前去助上一臂之力。你看,在决战之前,比赛双方还要各自相聚,议论一番,寻找战胜对方的“策略”。对这种举动,你们可能不甚理解,“拔河比赛,每个人使最大的劲就可以了,还当真有什么制胜的‘诀窍’吗?”是的。你不要以为在拔河中,谁胜利了,就一定是他们这方拉绳子用的力大。如果你是这样想的,那你就错了。

实际上,在拔河比赛中,如果忽略绳子的质量,那么甲方作用在绳子上的力的大小应该等于乙方作用在绳子上的力的大小。由牛顿第二定律,我们可以说明这个结论是正确的。在拔河比赛中,绳子只受甲、乙双方作用在它上面的两个力,这两个力的合力应该等于绳子的质量与它运动加速度的乘积。如果忽略绳子的质量,这两个力的合力必然为零。因此,甲、乙双方分别作用在绳子上的两个力,应该大小相等,方向相反,并不存在战胜者的一方作用力大的情况。既然如此,胜利者一方是靠什么“诀窍”战胜了对手呢?原来,决定拔河胜负的秘密存于脚下的摩擦力。

请看这样的拔河比赛,一个大力士脚蹬冰鞋,站在光滑、平坦的冰湖面上,他的“对手”则是站在岸上的小学生。这场拔河比赛的结果是,小学生不费吹灰之力就赢了大力士。这个魔术般的胜利,原来是大力士脚下的摩擦力太小的缘故。在拔河过程中,大力士和小学生都受到绳子的拉力和地面的摩擦力,不计绳子的质量,绳子对大力士的拉力与对小学生的拉力,大小是一样的,而地面对大力士的摩擦力小,对小学生的摩擦力大,这样,大力士要沿着绳子拉他的力的方向加速运动,小学生却要沿着与绳子拉力相反的方向——摩擦力的方向,加速运动,小学生取胜了!

这个有趣的拔河比赛,使我们得到了启示,拔河比赛中,要使自己的一方赢得胜利,在憋足劲的同时,就应该找增大自己一方脚下摩擦力这个“诀窍”。我们知道,摩擦力跟人对地面的压力有关系,跟地面和鞋底的摩擦系数也有关系。如果比赛双方摩擦系数相差不多,那摩擦力就和双方的体重有关,体重大的一方往往占优势。如果双方体重相差不多,而其中一方穿塑料底鞋的多,另一方大部分是穿胶鞋的,那么,穿胶鞋的一方由于摩擦系数较大,将得到较大的摩擦力而取得优势。我们还可以用脚使劲蹬地,在短时间内可以对地面产生超过自己体重的压力。再如,人向后仰,借助对方的拉力来增大对地面的压力,等等。其目的都是尽量增大地面对脚底的摩擦力,以夺取比赛的胜利。看来,拔河比赛全靠摩擦力帮忙。

别以为只有拔河比赛的时候才用到摩擦力,其实,我们经常与摩擦力打交道,只不过我们没去留意它罢了。

如何增大摩擦力和减少摩擦力?风吹过海面时,风对海面的摩擦力以及风对海浪迎风面施加的压力,迫使海水向前移动,便形成了风海流。在吹过地面时,风走在粗糙不平的地表面,受到摩擦力的作用,风速不得不减小下来。由于地表粗糙程度不一,摩擦力的大小不同,风速减小的程度也就不同。一般来说,陆面摩擦力比海面大;而在陆面上的摩擦力,山地又比平原大,森林又比草原大。摩擦力不仅会削弱风速,同时也干扰了风向。

拔河比赛告诉我们影响摩擦力大小有两个因素:一个是接触面的粗糙程度,一个是压力的大小。

第一,摩擦力的大小与接触面间的压力大小有关,接触面粗糙程度一定时,压力越大摩擦力越大。生活中我们有这样的常识,当自行车车胎气不足的时候,骑起来更费力一些。

第二,摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大。

因此,我们在增大或者减少摩擦力时就可以采取增大或减少接触面的粗糙程度或者是增加或减少压力。下面我们来看几个例子,帮助你更清楚地理解。

因为物体的接触面越粗糙,摩擦力越大。所以所有的柏油路都不是光滑的,这时为了让汽车在路面行驶时,轮胎与粗糙的柏油路面接触,增大摩擦力。为了减小接触面间的粗糙程度,风扇转轴要做得很光滑,这样才能转得快。玩沙弧球时,要想使球滑动得快,就要在台子上多放些沙子。这样就减少摩擦。如果沙子少了,摩擦面大,球就滑得慢。古代的车,轮和轴之间直接摩擦很容易损坏,现在轮和轴之间有了轴承,减少了摩擦,车快了还不容易损坏。钟表加油可以减少摩擦力,使走时更准确。滑冰场上,工作人员经常打扫冰面使它平整,可减少摩擦,加快滑冰的速度。知识点摩擦系数

所谓的摩擦系数是指两表面间的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值。它是和表面的粗糙度有关,而和接触面积的大小无关。依运动的性质,它可分为动摩擦系数和静摩擦系数。

如果两表面互为静止,那两表面间的接触地方会形成一个强结合力——静摩擦力,除非破坏了这结合力才能使一表面对另一表面运动,破坏这结合力,对其一表面的垂直力之比值叫做静摩擦系数。在物体启动后,如汽车过了些时候它会慢慢地减速下来,最后静止,这表示物体运动时,它的表面和另一表面,如地面,仍然存在摩擦力,而实验发现此力比静止时的摩擦力来得小,我们定义这摩擦力和垂直于地面的作用力之比为动摩擦系数。

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