Warum wird die Straße in der Nähe des Busbahnhofs in einigen Städten im Winter nach einem starken Schneefall dunkelgrau? Es stellt sich heraus, dass dort eine dünne Schicht Asche gestreut wurde.

Die Wirkung der Asche ist offensichtlich. Ohne sie würde es einem fahrenden Auto schwer fallen, anzuhalten; ohne sie wäre es einem stehengebliebenen Auto schwer zu starten. Warum hat Asche diese Wirkung?

Suchen Sie sich eine Glaskugel oder eine Metallkugel und bauen Sie mit einem Hardcover-Buch oder einer glatten Hartplatte (wie dem Schreibblock) eine Rampe. Legen Sie die kleine Kugel vorsichtig an die Spitze der Rampe. Die Kugel rollt automatisch herunter und rollt auf dem glatten Tisch eine Strecke, bevor sie anhält. Legen Sie nun eine Schicht raues Tuch unter die Rampe und wiederholen Sie den Versuch. Dann rollt die Kugel nicht mehr so weit, bevor sie anhält. Dieser Versuch zeigt, dass die Größe der Reibung zwischen zwei Objekten mit der Glätte der Kontaktfläche zusammenhängt - die Oberfläche ist glatt, die Reibung ist oft kleiner; die Oberfläche ist rau, die Reibung ist größer. An Stellen, an denen wir die Reibung erhöhen müssen, sollten wir die Oberfläche rau machen. Die Asche auf dem Schnee macht genau das. Die unregelmäßigen Muster auf Reifen und Sohlen machen das auch. Das milchige Glas auf der Tafel wird verwendet, weil seine Oberfläche uneben ist, was ihm eine gewisse Reibung verleiht. Man kann darauf schreiben und Kreidespuren hinterlassen. Ebenso wollen wir an Stellen, an denen wir keine Reibung benötigen, die Oberfläche der Objekte immer glatt machen.

Wir können einen weiteren Reibungsversuch machen.

Suchen Sie sich einen dünnen Eisendraht und ein Stück Eis. Befestigen Sie den Eisblock und ziehen Sie den Eisendraht wie eine Bügelsäge hin und her über das Eis. Nach einer Weile schneidet der Eisendraht in ein Ende des Eisblocks und kommt am anderen Ende heraus.

Warum kann der Eisendraht ohne Zähne in den Eisblock schneiden? Es stellt sich heraus, dass die Reibung zwischen dem Eisendraht und dem Eis hier eine wichtige Rolle spielt. Die durch die Reibung erzeugte Wärme schmilzt den Eisblock an der Schnittstelle zu Wasser, sodass sich der Eisendraht langsam im Eisblock bewegen kann.

Reibung hat in der Menschheitsgeschichte große Beiträge geleistet. Der Peking-Mensch vor 500.000 Jahren hatte bereits gelernt, Feuer zu verwenden. Damals wurde das Feuer aus dem Wald genommen. Blitze schlugen in trockene Bäume im Wald ein und verursachten einen Brand. Diese Gelegenheit ist jedoch nicht häufig. Um das Feuer zu erhalten, mussten die primitiven Menschen Leute zur Feuerwache schicken und ständig Brennholz nachlegen. Später wurden nach vielen Forschungsarbeiten die Methoden des Bohrens von Holz zum Feuermachen und des Schlagens von Steinen zum Feuermachen erfunden.

Der Mensch schuf die Methode, Feuer zu machen, und trat in eine neue Ära ein. Selbst in der heutigen Zeit muss die Streichholzspitze gerieben werden, um Wärme zu erzeugen und zu entzünden, und der Feuerzeug muss gegen den Feuerstein gerieben werden, um Funken zu erzeugen und zu entzünden. Wir wenden immer noch den Grundsatz des Bohrens von Holz zum Feuermachen an.
Der Grundsatz der Reibung kann nicht nur Eiswürfel schneiden, sondern auch verschiedene harte Dinge schneiden. Die durch die Reibung erzeugte hohe Temperatur kann den Reibungsteil schmelzen oder erweichen, bis er abgeschnitten ist. Dieser Grundsatz wird in der Ingenieur- und Militärtechnik angewendet.

In einigen Fabriken wurde eine zahnlose Kreissäge zum Schneiden von Stahl installiert. Diese Kreissäge hat nicht nur keine Zähne, sondern besteht auch aus relativ weichem Stahlblech. Darunter befindet sich ein Wassertank (manchmal kann an einer Seite der Aluminiumplatte ein Wasserrohr installiert werden, das automatisch Wasser auf die Säge spritzt). Beim Schneiden von Stahl dreht sich die Säge mit sehr hoher Geschwindigkeit. Ein Stück Stahl mit einer Länge von 44 cm und einer Dicke von 8 mm kann in 2 Minuten gesägt werden.

Sie fragen sich vielleicht, die Säge und das Werkstück befinden sich in starker Reibung und die Säge wird auch durch Hitze weich. Was soll ich tun? Es gibt eine Lösung! Verwenden Sie Wasser, um die Säge zu kühlen. Das fließende Wasser nimmt jederzeit die Wärme von der Säge auf, so dass die Temperatur der Säge nicht zu hoch wird und sie nicht weich wird. Aber der Stahl hat keine Kühlbedingungen, so dass die zahnlose Säge "Eisen wie Schlamm schneiden" kann. Das Werkstück ist stationär und die Säge dreht sich, was eine wichtige Eigenschaft der zahnlosen Säge ist. Wenn die Säge und das Werkstück in Reibung stehen, sollten neben der Wärmeerzeugung auch die beiden Kontaktstellen brechen oder verdrehen und es kommt zu Verschleiß, aber in Wirklichkeit verschleißt die Säge sehr langsam. Dies liegt daran, dass die Säge rotiert und ihre Kontaktpunkte mit dem Werkstück über den gesamten Umfang verteilt sind, während die Kontaktpunkte zwischen dem Werkstück und der Säge fixiert sind, so dass das Werkstück viel mehr Verschleißmöglichkeiten hat als die Säge.

Gleichzeitig ist es auch deshalb, weil die Säge ein relativ weiches Stahlblech ist, das nicht leicht zu brechen ist und nach dem Verdrehen und Verformen wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehren kann. Das Werkstück ist in der Regel hart und spröde und lässt sich leicht abnutzen. Dies ist das Geheimnis, dass die Säge "das Starke mit dem Weichen überwindet".

Reibung kann nicht nur Metall schneiden, sondern auch Metall schweißen. Das Schweißen von Kupfer und Aluminium war früher ein Problem, und Menschen nutzten den Grundsatz der Reibung, um Wärme zu erzeugen, um es zu lösen: Lassen Sie den Motor den Kupferteil schnell drehen und lassen Sie dann den nicht rotierenden Aluminiumteil unter starkem Druck gegen den rotierenden Kupferteil drücken. Die Reibungsfläche von Kupfer und Aluminium wird hohe Temperatur erzeugen. Unter der hohen Temperatur werden die Kontaktflächen der beiden Metalle weich, und die Metallmoleküle werden sich gegenseitig durchdringen und neu zusammensetzen. Nach dem Abkühlen werden die beiden Metalle zu einem untrennbaren Ganzen. Reibungswärme spielt in diesem Prozess eine große Rolle.

Reibungswärme kann Menschen Vorteile bringen, aber in vielen Situationen kann sie Menschen auch Probleme bereiten. Beispielsweise kann Reibung dazu führen, dass Maschinen heiß werden und Energie verschwenden, und auch dazu führen, dass sich Maschinenteile abnutzen und verformen. In diesem Fall muss der Mensch diese schädlichen Reibungskräfte überwinden und Wege finden, Wärme abzuführen.

Wenn ein Schiff auf dem Meer segelt, muss es die nasse Reibung zwischen Rumpf und Wasser überwinden. Aber auch mit nasser Reibung ist das Segeln des Schiffes nicht einfach. Ein Schlepper auf dem Wasser zieht einen Lastkahn auf einer ruhigen Wasseroberfläche. Der Schlepper zieht den Lastkahn mit Gewalt, aber der Lastkahn scheint nicht fahren zu wollen, und das Stahlseil ist straff gezogen. Wer blockiert den Lastkahn vorwärts? Ist es nur nasse Reibung? Der folgende Versuch kann uns dabei helfen, den Grund herauszufinden.

Finden Sie einen Essstäbchen und eine Streichholzschachtel, stecken Sie das Essstäbchen in die Streichholzschachtel und zünden Sie ein Räucherstäbchen an. Bitte halten Sie die Streichholzschachtel mit einer Hand hoch und halten Sie das angezündete Räucherstäbchen mit der anderen Hand, wobei Sie das Räucherstäbchen vor die Streichholzschachtel stellen. Wenn es im Raum keinen Wind gibt, steigt der Rauch vom Räucherstäbchen senkrecht auf. Zu diesem Zeitpunkt blasen Sie mit dem Mund einen Luftstrom in Richtung der Streichholzschachtel, und Sie werden überrascht sein, dass der Rauch vom Räucherstäbchen tatsächlich in Richtung des Luftstroms bläst und in Richtung der Rückseite der Streichholzschachtel treibt. Was ist da los?

Der Rauch driftet zur Rückseite der Streichholzschachtel, was bedeutet, dass der Luftdruck hinter der Streichholzschachtel relativ niedrig ist, so dass die umgebende Luft dorthin strömt und der Rauch dorthin treibt. Physikalisch ausgedrückt entsteht hinter der Streichholzschachtel ein Wirbel.

Wenn Sie mit relativ geringer Kraft blasen, ist die Geschwindigkeit des Luftstroms sehr gering, und der Rauch wird nicht zur Rückseite der Streichholzschachtel treiben. Erst wenn Sie kräftig blasen, tritt dieses Phänomen auf. Dies zeigt auch, dass ein gewisser Luftstrom eine Wirbelbildung bewirkt.

Bewegung ist relativ. Der Luftstrom, der auf die Streichholzschachtel bläst, und die Streichholzschachtel, die sich in der Luft bewegt, sind vom Wesen her gleich. Ein großes, quadratisch geformtes "Brotauto" fährt schnell in der Luft, und hinter ihm bildet sich ein Wirbel, der Staub aufwirbelt.

Wenn ein Objekt schnell bewegt wird, kann die Luft vor ihm nicht rechtzeitig nach hinten fließen, was zu einer vorübergehenden Region mit fast Vakuum hinter dem Objekt führt. Wenn diese Region erscheint, wird die Luft in ihrer Umgebung versuchen, sie zu füllen, wodurch ein Wirbel entsteht.

Der Luftdruck ist im Wirbel niedrig, so dass für ein sich bewegendes Objekt der Druck vorne viel größer ist als der Druck im Wirbel hinten, genau wie ein starker Mann, der vor dem Auto zurückschiebt, und ein kleines Kind, das hinten vorwärts schiebt. Zusammen bilden sie eine Rückwärtskraft, die mit dem Wirbel zusammenhängt. Wir nennen es Wirbelwiderstand.

Kurz gesagt, der Widerstand eines sich bewegenden Objekts umfasst Reibungswiderstand und Wirbelwiderstand.