如下图所示,接触面积随时间和压力的增加而增加,这会导致摩擦力增大。
看到这里,是不是感觉摩擦力应该与接触面有关?要知道,接触面归根结底还是取决于正压力嘛!所以最大静摩擦力和动摩擦力仍然与正压力成正比。
因此,在一般情况下,如果仅考虑压力作用足够长的时间以后的情况,由于摩擦系数已经稳定了,所以简单通用的库伦模型总是与实际符合的很好。
但不得不说,既然库伦模型只是一个经验模型,它肯定不总是对的!也就是说,最大静摩擦力和动摩擦力与正压力之间并非严格的正比例关系。
那么在什么情况下,库伦模型与实际偏差最厉害呢?
你想想,什么情况下,压力几乎没有,却存在很大的抵抗相对运动的力?
没错,胶布就是如此!因为有一种表面间的结合,导致摩擦力会很大。所以表面间的结合若很明显,摩擦力与接触面的大小有关,接触面越大,摩擦力越大。这当然不是库伦摩擦了。
为了增大摩擦力,包装时要尽可能地在多个地方贴上胶布,就是这个道理。
当然,一旦粘上去了,由于胶会排空接触处的空气,所以大气压会产生很大的压力,结合就更加牢靠了!
汽车贴膜,或者更典型的——手机的钢化膜就是通过胶来粘住的。
钢化膜上面使用了一种两面胶,A面是OCA胶,俗称光学胶,其透光率极高(90%以上),且粘度大。B面是硅胶,这种材料能通过物理上的范德华力和化学上的氢键作用吸附分离空气分子,所以它跟光滑平坦的物体表面贴合时,能自动排除气泡,让接触面形成真空状态,从而实现完美贴合。
当然,结合不一定要通过胶的帮助。例如下面这种情况,两块本来很轻但很硬的板叠在一起,假若它们接触面犬牙交错的对准并啮合,如下图所示,即使不加正压力,这个摩擦力也是很大的。
越光滑摩擦力反而越大?
实践中人们发现,两物体表面本来极为光滑,但一旦受力贴在一起,完了,完全合体了,摩擦力超级大导致无法分开!
这种情况往往发生在金属材料之间,例如磨的非常光滑的不锈钢平板受到压力后会产生巨大的摩擦力。
你可能觉得很奇怪,为什么光滑表面之间也能产生摩擦力?
简单的说,随着表面光滑度的增加,分子间的相互作用(范德华力)增加,形成分子级别的结合力,导致摩擦力增加。
这是一种摩擦力的新学说——粘附说,而传统的摩擦力学说被称作凹凸啮合说。
粘附说最早由英国物理学家德萨吉利埃(John Desaguliers,1683 – 1744) 于1734年提出的摩擦分子说发展而来的。