張 亮

(潁上縣教育局教研室,安徽潁上 236200)

本刊2010年第6期有一篇題為《一個(gè)接觸面可以同時(shí)存在靜摩擦力與滑動摩擦力》的文章,筆者詳細(xì)閱讀該文后,對文中提出的3個(gè)實(shí)例都有疑問,現(xiàn)提出來與原作者及廣大同行商榷.

疑問1:“為讓黑板刷靜止于豎直的黑板面上,對其施加一個(gè)垂直于黑板面的水平方向的壓力,此時(shí)黑板刷受到4個(gè)力:重力、豎直向上的靜摩擦力和垂直于黑板面的水平壓力及黑板面的彈力,在這種情形下再用一個(gè)平行于黑板面的水平力推它,是完全可以讓黑板刷沿水平方向運(yùn)動的,此時(shí)黑板刷除受前面4個(gè)力外還將受到與運(yùn)動方向相反的滑動摩擦力作用”.

筆者利用磁性黑板刷多次重復(fù)這一實(shí)驗(yàn):將磁性黑板刷有磁性的一面緊靠在豎直的黑板面上,在黑板刷一側(cè)的正中間拴一條細(xì)線,用水平力拉著黑板刷前進(jìn)的時(shí)候,黑板刷總會相對于黑板向下滑,而不會沿水平方向運(yùn)動.筆者不清楚原作者說的“完全可以”是實(shí)驗(yàn)做出來的還是想像出來的.如果這個(gè)現(xiàn)象不可能出現(xiàn),那么原作者的分析就是錯誤的.我們知道滑動摩擦力的方向與物體的相對運(yùn)動方向相反,靜摩擦力的方向與物體相對運(yùn)動趨勢方向相反,如果用帶有很長刷毛的刷子做這個(gè)實(shí)驗(yàn),假設(shè)原作者的結(jié)論是正確的,那么刷毛到底彎向哪個(gè)方向呢?

疑問2:“用一輕質(zhì)細(xì)線拴一小物體,細(xì)線從水平圓板中間的小孔穿過,讓物體在圓板上做圓周運(yùn)動,物體受細(xì)線的拉力也要受靜摩擦力,二者共同提供其做圓周運(yùn)動的向心力……仔細(xì)推敲靜摩擦力產(chǎn)生的條件之一:有相對運(yùn)動趨勢就會產(chǎn)生靜摩擦,而物體做圓周運(yùn)動時(shí)必然存在遠(yuǎn)離圓心的趨勢,因此接觸面一定存在靜摩擦力”.

物體做圓周運(yùn)動時(shí)必然存在遠(yuǎn)離圓心的趨勢是否就是指物體有沿法線方向遠(yuǎn)離圓心的趨勢?其實(shí)不然,這與物體做何種圓周運(yùn)動以及有無細(xì)線約束都有關(guān).如果是孤立的物體放在粗糙的轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤一起勻速轉(zhuǎn)動,物體有沿法線方向遠(yuǎn)離圓心的趨勢,這兩種情況下的運(yùn)動趨勢是不同的.在原作者舉出的圓周運(yùn)動實(shí)例中,如果接觸面不存在靜摩擦力并不影響物體的圓周運(yùn)動.因此原作者所說的“接觸面一定存在靜摩擦力”是不可靠的,難以說是一定.

疑問3:“我們在一張紙上畫圓,運(yùn)筆方向既可沿圓周內(nèi)側(cè),也可沿圓周外側(cè),無論沿圓周外側(cè)還是沿圓周內(nèi)側(cè),筆尖都有相對紙面向外脫離圓心的趨勢.故要受到指向圓心的靜摩擦力,同時(shí)也要受到與筆尖運(yùn)動方向相反的滑動摩擦力”.

要知道這這里的筆不是孤立的,而是握在手中的,人手運(yùn)筆的力量是可以調(diào)整的.如果沒有指向圓心的靜摩擦力,難道人就不能沿圓周內(nèi)側(cè)或外側(cè)畫圓嗎?

在原文中,作者始終用先入為主的觀點(diǎn)解釋文中的幾個(gè)實(shí)例,即在存在靜摩擦力的前提下進(jìn)行分析.其實(shí)對于接觸面之間是否存在靜摩擦力的分析,既要經(jīng)得起實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn),又要符合嚴(yán)密的邏輯推理.可是原文中在這兩個(gè)方面做得都不夠.筆者的觀點(diǎn)與本刊2009年第10期王超同志的文章觀點(diǎn)一致:一個(gè)接觸面不可能同時(shí)存在靜摩擦力與滑動摩擦力.在此不再贅述.