8.倘若没有摩擦
如果你细心观察我们周围的事物就会发现,摩擦现象经常出现在我们的身边,有时候这种现象会让我们感到措手不及。我们甚至忽视了某些对我们来说非常重要的摩擦现象。但是,倘若在我们生活的这个世界里,不存在摩擦现象的话,那么我们生活中的方方面面都会发生翻天覆地的变化。
著名的法国物理学家希洛姆曾经关于摩擦力的作用进行过如此栩栩如生的描述:
读者们肯定都有在冰面上走路的经历,你们肯定会用尽一切办法防止自己摔跟头,甚至不惜牺牲自身形象,做出各种滑稽的动作,而这一切都是为了稳住自己的身体。必须承认,我们平常行走的地面非常平整,这就是为什么我们可以毫不费力地在路面上保持身体平衡。当我们在如冰面一样的路面上专心致志地骑自行车时,或是发现在柏油路上飞奔的马摔了个底朝天时,也会产生这样的想法。如果我们想要弄明白这其中的原理,就必须好好研究一下摩擦力的作用。工程师们想尽一切方法将机器部件之间的摩擦去掉,他们取得的效果还算让人满意。在应用力学中,摩擦力通常会被认为是不好的现象,这并没什么不对,但是,这种看法仅存在于极少数特殊的领域内。在绝大多数的条件下,摩擦应该成为我们需要感谢的对象,如果没有它,我们就连走路、坐着以及工作都会变得艰难无比。书本以及墨水瓶会掉落到地面上,桌子会一直滑到墙的角落里去,钢笔会挣脱我们的手。
在我们的日常生活中,产生摩擦的现象非常常见,通常在我们遇到麻烦的时候它都是不请自来,当然了,极少数的个例除外。
稳定度在摩擦力的作用下能够得到增强。木工将地板刨平,正是因为桌椅必须在地面平整的情况下,才能维持原位不动。如果轮船不产生晃动的话,放在船里的桌子上的杯盖就能牢牢地扣住杯子,因此,我们就不用总是惦记着它。
我们不妨假设一个不存在摩擦力的情况。在这样的情况下,无论是庞大的石块还是肉眼几乎看不到的沙粒都会因为彼此之间失去支撑,而纷纷出现滑动和滚动的现象,最终,它们会像一块地毯一样铺在地上。如果摩擦力彻底消失,那么地球就会成为一个纯平的球体,犹如一堆难看的 泥巴。
以上便是希洛姆对摩擦力的描写,我们可以往里面添加一些东西:如果钉在墙上的钉子和螺丝失去摩擦力,它们就会掉到地面上,我们再也无法将东西牢牢地拿在手里,暴风和声响将会永不停歇。在这样的情况下,我们的房间里将会出现永不消逝的回声,因为没有了摩擦力,我们无法减弱在墙壁间反射的回声。
我们每一次在光滑的冰面上走路时,都会清楚地意识到摩擦力是不可或缺的。倘若我们在马路上行走时碰到了光滑的路面,那可真是不走运了,因为我们随时都有可能摔个人仰马翻,下面是我们从报纸(1927年10月份)上节选的一篇报道:
伦敦21日讯,今天伦敦的街道上出现了非常厚的冰层,严重阻碍了街车和电车的正常行驶。此外,大约有1 400人因为把四肢摔坏,被送入医院接受治疗……
三辆汽车和两辆电车在海德公园附近,发生了严重的碰撞,导致油箱爆炸,所有的车辆全都被炸毁了……
巴黎21日讯,巴黎以及近郊的道路变成了光滑的冰面,严重的交通事故接踵而至……
但是实际上,冰面的摩擦力真是微乎其微,我们还可以将它行之有效地运用在应用技术上。我来举一个常见的例子,想必读者们都见过雪橇,冰路的运输线充分利用了摩擦力这一点,我们把木材放在这条线路上,将它们从伐木场运到铁路站或是转运站,事实证明这种选择是正确的,因为,在这样的线路上,两匹马可以拉动的装有重物的雪橇重量多达7t(图21)。
图21 在冰路上行驶的满载雪橇:A,车辙;B,滑木;C,被压实的雪;D,土质路基