书城科普读物探索未知丛书-物理城堡一
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第13章 为什么说摩擦跟人形影不离

地球上,摩擦现象到处可见,它常给人们带来烦恼:鞋底磨破,衣服变旧,自行车、手表损坏。有人统计,每个人需要把一半左右的收入补偿在多种多样的磨损上。多少年来,摩擦一面与人类为友,造福人类,一面又时刻在消耗人力、物力和财力。特别是工业品,摩擦更是它们的质量和寿命的大敌。据说,美国海军飞机飞行1小时,其磨损费比燃料费还要高。在恶劣的环境中,摩擦造成的机器失灵、零件损坏等现象更是屡见不鲜。随着科学技术的提高,现代机械产品向着高速、重载和高温的方向发展,摩擦问题越来越突出,逐渐成为人类研究的重要课题。这样,在人类同摩擦斗争的过程中,就出现了一门新兴的边缘学科——摩擦学。通俗地说,摩擦学是研究两个物体表面摩擦、磨损和润滑三方面相互关联的科学和技术的总称。两个物体的接触面的物质不断损失,发生一系列物理、化学和力学等变化。摩擦学就是通过研究物体摩擦表面的变化,提出相应的技术措施,减少或消除不必要的材料和能量损失,设计出各种新型的机械产品和润滑产品。因此,摩擦学是涉及数学、力学、物理学、化学、冶金学、机械工程、材料科学和石油化工等多种学科领域的一门综合性的边缘学科。

摩擦学的研究对象极为广泛,包括典型摩擦件的设计,如轴承、齿轮、涡轮、密封件、离合器等,摩擦件材料和表面处理技术的选用,还包括各种润滑材料和润滑技术的选择,对机器磨损事故分析、磨损监测和预报等。现在,摩擦学的研究已经涉及了人类关节的运动和心脏瓣膜的跳动,形成了生物摩擦学和摩擦心理学等分支。最近,有人根据地壳移动学说,联系到山、海和断层的形成,认为火山爆发、地震的发生也同摩擦学有关。这就是所说的“地质摩擦学”。摩擦学作为一门应用性的技术学科,具有很大的经济价值。世界能源总量的大约三分之一最终表现为某种形式的摩擦而消耗。若能减少一些摩擦,就可节约大量能源。

近年来,各工业发达国家都非常重视研究和开发摩擦学,调查本国的摩擦学现状。他们得出共同结论:如能在工业上推广运用摩擦学的现有知识,差不多可以增加国民总收入的1%,这是非常惊人的数字。