力学问题两则

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  【中图分类号】G633.2 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)04-0188-01
  一、汽车运动时的动力制动力和摩擦阻力该如何处理
  1.汽车在自由滑动时的摩擦阻力
  3.汽车在制动力作用下的摩擦阻力
  汽车的制动力是通过刹车装置作用于汽车车轮的,汽车的刹车也有后轮刹车和前后轮同时刹车两种。
  若汽车遇到紧急情况采取前后轮刹车,则制动力作用于前后轮,方向与汽车前进方向相反,大小决定于汽车司机所采取的动作,此时汽车只受制动力的作用而没有摩擦阻力。
  若汽车在一般情况下采取后轮刹车,则制动力作用于后轮,制动力的方向与汽车前进方向相反,制动力的大小也比急刹车时的制动力较小,前轮仍在滚动前进而受到滚动摩擦阻力的作用,滚动摩擦阻力的方向也与汽车前进方向相反,因此在这种情况下,汽车受到的阻力有两个,一个是制动力,另一个是滚动摩擦阻力。滚动摩擦阻力的大小,与上述后轮驱动时计算滚动摩擦阻力的方法相同。
  二、弹力和摩擦力在本质上都是由电磁力引起的
  《普通高中课程标准实验教科书物理》(必修1)第50页有一段文字:“自然界中最基本的相互作用是引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。常见的重力是万有引力在地球附近的表现,常见的弹力、摩擦力是由电磁力引起的。”
  为什么说弹力和摩擦力是由电磁力引起的呢?
  从微观上看,一切物体都是由分子组成的,分子有多原子分子和单原子分子。不管是多原子分子还是单原子分子,它们的排列都是有规律的。构成分子的原子又是由带正电的原子核和绕原子核运转的带负电的电子组成。在正常情况下,这些原子核与原子核间、电子与电子间、原子核与电子间,由于静电力的作用而处于稳定状态。在外界条件的胁迫下使物体的形状发生变化时,就使原子核与原子核间、电子与电子间、原子核与电子间的距离发生变化,从而表现出一股与形变方向相反的合力,这就是弹力和摩擦力。
  如物体发生压缩形变时,物体内部这些原子核与原子核间、电子与电子间、原子核与电子间的距离都会变近,原子核与原子核间的静电斥力作用即电磁作用,使物体的内部产生了一股与压缩方向相反的合力,作用于另一个使之形变的物体上,这就是压力亦即弹力,因此说,弹力是由电磁作用引起的。
  又如物体发生拉伸形变时,由于原子核与电子间的距离变远,而产生静电引力即电磁作用,使物体的内部产生了一股与拉伸方向相反的合力,作用于另一个使之形变的物体上,这就是拉伸力亦即弹力,因此在拉伸形变时,弹力也是由电磁作用引起的。
  再如一个物体相对于另一个物体运动或有相对运动趋势时,由于两个物体的表面高低不平,在这些高低不平的凸起部位间,有的部位原子核与原子核间、电子与电子间、原子核与电子间的距离便会变近,有的部位原子核与原子核间、电子与电子间、原子核与电子间的距离便会变远。变近的部位,原子核和原子核间的静电斥力作用即电磁作用,使之产生一股与相对运动相反的阻力,变远的部位,原子核与电子间的静电引力作用亦即电磁作用,也使之产生一股与相对运动相反的阻力,这两股力都与相对运动反向相反,形成了一股合力,阻碍着物体间的相对运动和相对运动趋势,这就是摩擦力,因此摩擦力的本质也是电磁作用引起的。
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