我們生活在一個四處有摩擦力的世界裡。你的腳與地面之間有摩擦力，發動機裡有摩擦力，在人世間人際關係中也有摩擦。這裡講物理世界裡的摩擦，兩個表面相互作用產生的摩擦及其力。
摩擦是彼此接觸的對象之間的相互作用，我們所看到的幾乎所有東西都觸及到其他物，因此摩擦無處不在。我們通常認為摩擦力是我們要避免的一件壞事，但在很多情況下，我們又需要它。有時摩擦力使事物變慢，但如果沒有它，你幾乎無法到何地方。
摩擦力是什麼？
老實說，摩擦力非常複雜。想像一下，有一塊木頭在桌子上滑動，看起來很光滑的表面在微觀上都是很粗糙的，表面的原子與桌表面原子以某種方式相互作用。如果統計這些相互作用的原子，那是天文數字。即使是1公分大小的小塊，其表面上有多達10^16個原子，沒有人能夠通過如此大量的原子來計算摩擦力。
但是有一個運作良好、即使並不完美的數學模型。這個模型表示摩擦力與表面平行，並且始終指向與兩個表面的運動、或可能的運動相反的方向。也就是說，摩擦力作用沿著防止滑動的方向。
如果兩個表面相對靜止，稱為「靜摩擦」。這個靜摩擦力的最大量取決於：這兩個表面被推到一起的程度，稱為法向壓力N；以材料相互作用的類型，以靜摩擦係數μs來體現。小於或等於的符號很重要。為什麼？
可以嘗試一下，拿一個方塊放在桌子上，向方塊施加壓力，稍加滑動。如果繪製受力圖，是這樣的。如果推力有多大，則摩擦力也為這麼大。由於方塊處於靜止狀態，速度變化為零，因此水平方向的合力為零。如果稍加一點力，方塊並不滑動，摩擦力和推動力仍然平衡，但是兩者的力都更大。
如果摩擦力小於推動力，則方塊將沿與推動力相同的方向加速。如果摩擦力大於推動力，根據物理定律方塊看似應沿與推力相反的方向加速，這等於說推動一下方塊，它反過來加速了，這會是非常奇怪。
所以唯一方法為摩擦力是可變的。這就是為什麼在上面公式中存在小於或等於符號的原因。但是一旦方塊開始運行，即使用只帶有等號的摩擦模型。
與靜摩擦不同，如果兩個表面摩擦和滑動，則摩擦力基本恆定，這是基於實際實驗的數學模型工作的方式。
為什麼摩擦不好？
考慮有一個光滑的碗，在靠近碗內壁的邊緣上放下一個硬幣，它會滑向碗的中心，甚至可能會往上移到碗的另一側。但是由於摩擦，它不會像開始放下時那麼高。
如果從能量的角度考慮這個滑動硬幣，具有一定高度的硬幣開始有一定勢能。隨著硬幣向下移動，勢能減小，動能增加。回升到碗的另一側後，其動能逐漸降低，而勢能又逐漸增加。
但是在碗的另一側它沒有上升得原來高，這意味著有一些缺失的能量。能量並沒有真正丟失，它到哪去了呢？是因為摩擦，硬幣和碗的溫度提高了，缺失的能量轉變為了熱能。如果使用紅外熱像儀，可以看到物體相互摩擦時表面會發熱。
如下面動畫所示，行走者的鞋子在地板上打滑摩擦所產生的熱，在紅外線中，較亮的顏色表示較高的溫度。
在許多情況下，我們不希望摩擦生熱。如下圖所示，顯示了貨運列車上的軸摩擦生熱的紅外圖像。
如果車軸變熱，所生的熱量增加。如果軸的熱量增加，則火車動能降低並減速。如果沒有火車引擎來拉，它最終將減速並停止。汽車內燃機內部也發生這種摩擦，隨著活塞的上下運動溫度增加，從而消耗能量。所以需要製造出儘可能少摩擦的動力機，摩擦減少了，可以獲得更多的有用能量。
為什麼摩擦好？
沒有摩擦，或摩擦很小，就難以讓地面在你的腳下施加水平力。沒有這種水平力，水平運動就存在。我們生活在摩擦之中，已經習慣了這種作用。如果在低摩擦的表面上進行走，譬如在冰上，會非常困難。
如下圖所示在正常地面上行走產生摩擦時施加在你身上的力。紅點代表你的質心或重心，另外兩個力是由於地面的作用，一個是是向上的由重心引力所引起的反作用力，一個是水平方向上使人體能向前推動的摩擦力。
如果沒有這個摩擦力，行走中你的重心與腳的支點一旦不在一條垂直線上，所產生的扭矩隨時會使你滑倒。摩擦力所產生的扭矩，與可能使你滑倒的扭矩方向相反而抵消，使人保持直立與直行。
所以當你在冰上行走時，摩擦力太小，需要格外小心，否則只能爬行或跪著。如果跪在了無摩擦的表面上怎麼辦？這也是一個問題。假設你跪下了想要站起來，在帶有摩擦的表面上，如下圖所示是你站起來時的受力。
如果在前腳沒有向後推的摩擦力，在後腳沒有向前推的摩擦力，兩隻腳只會滑動，總是不能站立起來。
沒有了這些摩擦力，你需要有另外的力向上拉自己，或者需要有另外的力將兩腿往裡推，才能站立起來。這很不方便，對吧？因為它不同於在有正常摩擦的地面上。
摩擦力不僅僅對我們走路和跪下有用，還在其它許許多多的地方使用它。汽車輪胎與道路之間的所產生的摩擦力會加度、減速、轉向等。摩擦會損失能量，但又離不開它。沒有它，我們寸步難行。
#摩擦#