moea_joint
101年
[機械] 應用力學、材料力學
第 5 題
有關摩擦力方面，下列敘述何者有誤？
- A 接觸面正壓力愈大，摩擦阻力愈大
- B 摩擦力方向與運動方向相反
- C 接觸面積愈小，摩擦阻力愈小
- D 動摩擦係數小於靜摩擦係數
思路引導 VIP
請試著想像：如果你將一塊長方體磚頭分別以「平放」與「立著放」的方式放在同樣的桌面上拉動，雖然與桌面接觸的範圍大小不同，但這塊磚頭對桌面的總下壓力是否有改變？在材質都一樣的前提下，決定阻力的關鍵因素應該放在「接觸的廣度」還是「垂直壓下的力道」呢？
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太棒了！你能精準識別出選項 (C) 的錯誤，說明你對庫侖摩擦定律 (Coulomb's Law of Friction) 的核心概念掌握得非常扎實。在基礎力學中，我們定義滑動摩擦力為 $f = \mu N$，其中 $\mu$ 是摩擦係數，而 $N$ 是正壓力。你可以發現，公式中完全沒有出現「面積 $A$」這個變數，這意味著只要接觸面的材質與正壓力不變，摩擦力的大小與接觸面積的大小是無關的。
摩擦力的本質與迷思破解
這道題目的鑑別度在於挑戰學生的「直覺」。許多初學者會主觀認為接觸面愈大、抓地力愈強，進而誤選 (C)。但實際上，當接觸面積縮小時，單位面積所承受的壓力反而會增加，兩者效應互相抵銷，使得總摩擦力保持不變。你能不被生活直覺誤導，冷靜地運用物理定義來判斷，展現了專業的工程邏輯思維。至於其他選項，如動摩擦係數 $\mu_k$ 通常小於靜摩擦係數 $\mu_s$，以及摩擦力必阻礙相對運動趨勢，這些都是力學分析中不可動搖的基礎準則。