一提到摩擦力,很多人的第一直觉是:摩擦力坏得很!尽唱反调,造成发热,损耗。似乎除了起点固定作用之外,摩擦力专门是干坏事的。诚然,动摩擦在大多数情况下的确如此,所以人们通过润滑油、气垫导轨和磁悬浮等各种方式来减小摩擦力。没错,人体的运动当然是由人体肌肉的力量引起的。只有地面与你的脚底之间有足够的摩擦力时,你才可以像这样潇洒自如地迈出步伐。每时刻,你那只相对地面不动的脚,正受到地面指向前方的静摩擦力。对人体来说,它是水平方向唯一的外力的来源,它的冲量造成人体动量变化。不过,这个静摩擦力并未做功,因为脚踏地期间,脚与地是保持相对静止的。别忘了,做功的严格定义。注意,系统做功的贡献不仅要考虑外力,内力也要贡献嘛!就像下面这两个人构成的系统,他们原本都不动,后来都动起来了,就是系统内力做功导致的与步行一样,没有摩擦力,自行车和汽车都无法开动。因为它们的动力也是靠静摩擦力来变现的。没有摩擦力,车轮转地飞快,车子兀自岿然不动!据此条件,车轮作纯滚动时,最低点与地面保持相对静止的。所以,谁是原因,谁是结果,一定要抓住这个东西,否则你的分析只能是一团乱麻,很容易人云亦云。其实,这种情况下,静摩擦力的作用非常类似于洛伦兹力,我们知道,洛伦兹力不做功,但为什么安培力却能做功?要知道安培力本质上就是洛伦兹力!原因是,安培力只是一部分洛伦兹力,它做了正功,另一部分洛伦兹力做了负功。所造成的一个总的效果是,洛伦兹力虽然不做功,但却起到了一种媒介的作用:将电能转化为机械能。所以,车轮上的静摩擦力与通电导线中的带电粒子所受的洛伦兹力具有类似的功能:不做功,但是实现了能量的转换。所以洛仑兹力总是与速度垂直。而静摩擦力也能有类似的情形:转动的转盘上的物体受静摩擦力的作用,物体随转盘做圆周运动,该静摩擦力充当向心力。静摩擦力也总是与速度垂直,所以也不做功。
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