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摩擦 精选

已有 4202 次阅读 2020-7-8 09:40 |个人分类:随笔|系统分类:科研笔记| 摩擦, 疫情

【按】以前我写了一篇散文“夹缝”。夹缝是指物质(物体)之间物理的、空间的距离,也可指人与人之间心理的距离。如果物体之间保持合适的空间距离,彼此可能相安无事;如果距离太近,彼此则会产生摩擦。摩擦可以是物理、机械层面的,也可能是语言、心理、文化等精神层面的。

 摩擦是自然界普遍存在一种现象,即为两物质(材料)相接触的表界面因相对运动所产生的阻碍运动的现象。摩擦有利也有弊。如果没有摩擦,就没有自然界和宇宙的存在。但是,如果摩擦不经管控,则会在人们日常的生产和生活当中造成事故、灾害和社会矛盾。

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重庆夜景

 首先以一则案例来说,山城重庆是著名网红城市。进门是山上,出门是山下;立交层层叠叠,轻轨穿过楼宇。殊不知,在山城开大卡车是非常危险的。司机行车前都会把车底下的大水箱装满水。下坡时,必须连续点踩刹车,不能一脚到底。水箱里的水会同步被喷出,浇湿轮毂进行冷却散热。否则,刹车片与车轴摩擦过热,产生抱死现象,最终导致车毁人亡。可见,摩擦可以为人们所利用,但需合理管控,服务社会。自然界的许多普遍现象都已经证明了这一点。

 宇宙之始,鸿蒙未开。正因摩擦,混沌顿开。天地宇宙中一切运动从摩擦开始。太阳风与北极圈磁场的交互作用导致大气电离,产生美轮美奂、璀璨夺目的北极光。

 如果没有摩擦,动物攀爬几乎不可能。如果没有摩擦,人类祖先无法直立行走。如果没有摩擦,自然界万物的存在不可能如此多娇。“飞流直下三千尺”。涓涓细流汇成滔天巨浪,切割高山,形成千山万壑、崇山峻岭。另外,摩擦也可能产生严重自然灾害。“山雨欲来风满楼”。风起云涌聚集正负电荷,相互碰撞,导致雷电交加、电闪雷鸣。洪水、地质灾害随之出现。

 人类对摩擦的认识和利用已有相当悠久的历史。史前人类就学会利用摩擦原理进行“燧木取火”。从此,人类离开茹毛饮血的年代。利用摩擦生热,人们发明了火柴、打火机和打火石合金。打火石合金主要是由易于氧化的混合稀土元素组成。

 基于圆的发现,大约于五千年前人类就已发明了轮子。车轮通过滚动可以大幅度地减少与地面接触的摩擦阻力。“只要功夫深,铁杵磨成针”。自古以来,铁棒磨成针的故事家喻户晓,用来教育孩子们学习时需要持之以恒。

 壁虎独具水上漂的能力。这些动物令人惊奇的超能力是因为拥有超疏水性皮肤。在茫茫大海中,成群结队的鲨鱼飞速地围猎倏忽聚散鱼群,尽情地享受团队协作带来的美餐。这是由于鲨鱼皮天生具有的超疏水功能,减少了皮肤与水的摩擦阻力。科学家们正是利用了鲨鱼皮的功能,才有美国游泳健将菲尔普斯在2008年北京奥运会创造的传奇。一人勇夺八枚游泳金牌,创造奥运会历史。

 两种摩擦副之间互为因果,互为矛盾。“树欲静而风不止”。树儿想静静地休息一会儿,风儿却无休止地欺负树儿。“疾风之劲草”。反过来,树儿又可阻止风儿的运动,在沙漠中植树则可防沙固沙。电与磁交互缠绵。你中有我,我中有你,磁场与电场互生。磁产生电,电也产生磁。没有水力冲击水轮机,就没有三峡大坝发电。水轮机转子切割磁场而产生电能,照亮世界。高压线下的地下管道产生杂散电流,加速管道腐蚀。

 “流水不腐,户枢不蠹”。常流的水不会腐败变质,常转的门轴因摩擦运动而不遭虫咬。河道疏通,变死水为活水;机器保养,不产生锈蚀。汽车因车轮与地面的摩擦而行驶。合适的路面材料和表面粗糙度提高了汽车的行驶速度和安全性。磁悬浮列车因减少了与轨道的摩擦而可高速运行。真空管道磁悬浮星际列车因减少了与空气的摩擦阻力而风驰电掣,速度可达2万公里/小时。

 由此可见,摩擦一直都忠实地服务于国民经济。没有螺旋桨推动水流,就没有船舶航行大海;没有活塞在发动机气缸中的往复运动,就没有汽车的行驶。没有摩擦,就没有制动,就不可能保障人类社会安全。黄伯云院士团队发明了碳-碳复合材料耐高温刹车片成为汽车、高铁和飞机等交通运输领域的核心部件。

 留声机、单放机因为磁头摩擦而发出美妙的音乐;科学家为减少音质失真,发明单晶材料。金属材料轧制、挤压、拉拔,外表经过高温摩擦成型。利用摩擦热和剧烈塑性变形,英国人发明了无需焊条的搅拌摩擦焊技术。镁、铝等轻合金经过搅拌摩擦焊工艺形成力学和耐蚀性能优异的焊缝。气垫船及磁浮列车都是借助气垫和磁场以减少地面或空气摩擦的应用实例。而前者依靠空气、后者靠磁力而浮起。目前出现摩擦发电技术,或将实现诸如潮汐和行走发电等。

 摩擦有利也有害,但在大多数情况下则是不利的。摩擦产生热量,也产生静电。热量可以利用;静电需要释放。玻璃棒和丝绸的摩擦使电子发生转移。衣服摩擦皮肤产生静电,所以夜晚睡觉脱衣时可见惊悚的一瞬闪光。静电或闪电会引起成品油罐区发生火灾。

 可见,摩擦运动中不可避免地产生损伤和安全隐患。摩擦产生物质的损失,即谓磨损。摩擦加速腐蚀,即谓磨损腐蚀。摩擦磨损成为一个令人头疼的问题。水轮机、汽轮机叶片因磨损而失效。另外,摩擦也产生材料内部能量的耗散,即谓内耗。葛庭燧院士发明摆锤仪,发现了葛峰,又称内耗峰。

 摩擦需要润滑减摩来控制。非晶或金属玻璃手术刀较普通不锈钢手术刀而受患者欢迎,因其内部组织结构无序,表面平整,摩擦系数低,刀口锋利而对皮肤损伤小,伤口易于愈合。

 在工程技术中人们往往通过施加润滑剂的方法来减少摩擦。在现代摩擦理论中,还加进了静电作用。光滑表面摩擦过程中可能带上异号电荷,它们之间的静电作用,也是摩擦力的一个原因。由于分子力的电磁本性,摩擦力说到底也是由于电磁相互作用引起的。

 摩擦也是一种社会现象。社会学上的摩擦即为个人或党派团体间、国家之间因彼此利害矛盾而引起的冲突,如邻里纠纷、经贸摩擦、边境摩擦。

    




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