你看過迴轉壽司或是跟著輸送帶前進的行李箱嗎？

有沒有想過

壽司是怎麼從靜止變成跟著輸送帶一起前進的？

壽司盤與輸送帶接觸的地方

放到很大很大來看

是凹凸不平的

凹凸不平的表面有互相推擠時就會產生摩擦力

像是當我們去推衣櫃

雖然對衣櫃施力

但衣櫃卻沒有移動

這時我們會說

因為衣櫃與地面接觸的地方凹凸不平

雖然我們看起來衣櫃沒有動

但放大來看那些凹凸不平的地方會互相推擠

而造成一個抵抗推力的摩擦力

所以衣櫃最終所受到的合力為零

仍然保持靜止

只有在我們施力推東西時

物體才會受到摩擦力嗎？

我們思考一下箱子在地面上移動的情況

在生活中如果有一個箱子在粗糙的地面上移動

我們會看到它愈動愈慢

最後停下來

箱子速度向右

卻愈來愈慢

代表具有一個反方向的加速度

也就是有一個與速度相反的力作用於箱子上

而這個力就是摩擦力

我們一樣把箱子與地面接觸的表面放大來看

當箱子向右運動時

接觸面的凹凸不平受到一個向左推擠的力

這個凹凸不平互相推擠的方向就是箱子所受摩擦力的方向

讓我們先比較一下前面討論的兩種情況

我們向右推衣櫃

衣櫃相對於地面有向右運動的傾向

而受到的摩擦力向左

阻止了這個運動的傾向

在粗糙地面移動的箱子

相對於地面是向右運動的

受到的摩擦力向左

阻止了這個相對運動

我們能得知摩擦力會阻止相對運動或相對運動的傾向

故摩擦力的方向是阻止相對運動的方向

這個分析的方法

我們稱為巨觀的分析

還有第二個分析摩擦力方向的方法

是微觀的分析

微觀的分析就是前面說的「放大來看」

我們可以用自己雙手的手指來模擬接觸面凹凸不平互相推擠的情況

像推衣櫃的例子

上方的手指代表的是衣櫃的凹凸不平

而下方的手指代表的是地面的凹凸不平

當我們施力推衣櫃時

上方的手指被迫向右邊動

撞到下方的手指

下方手指施給上方手指一個向左的力阻止他向右

所以衣櫃受到的摩擦力向左

讓我們再試著討論另一個例子

思考光滑平面上，有一輛向右運動的平板車

若有一個貨物放上車時為靜止

此時貨物所受的摩擦力方向向哪邊呢？

以巨觀方式來分析的話

貨物相對於平板車有向左的運動

而摩擦力要阻止相對運動

所以貨物受到平板車給的摩擦力向右

接下來原本靜止的貨物就會向右加速

若以微觀的方式分析

以手指模擬接觸面的凹凸不平

上方的手指

代表貨物的凹凸不平處

下方手指代表平板車的凹凸不平處

當下方手指向右移動時

上方手指會被向右推

所以貨物所受的摩擦力向右

我們來看一下物品所受摩擦力向右的原因

以相對運動來分析

購物車向右加速

物品相對於購物車向左運動

而摩擦力方向要阻止相對運動方向

故物品所受摩擦力向右

以微觀分析

上方的手指代表物品的凹凸不平

下方的手指代表購物車的凹凸不平

購物車向右加速

下方手指有一個向右的運動

會將上方手指向右推

故物品受的摩擦力向右

回到最一開始我們想討論的問題

迴轉壽司是如何跟著輸送帶一起前進的？

迴轉壽司靜止放上向右運動的輸送帶時

相對於運動中的運送帶平面

迴轉壽司盤有一個相對向左的運動

而摩擦力要阻止相對運動

故迴轉壽司所受摩擦力向右

接著開始向右加速運動

以微觀來分析

上方的手指代表壽司盤、

下方的手指代表輸送帶

輸送帶向右運動

也就是下方手指向右運動

會將上方手指向右推

故壽司盤受摩擦力向右

摩擦力不一定是阻止物體運動的力

以迴轉壽司盤為例

摩擦力是讓壽司盤能加速前進的力

讓我們來總結一下這支影片的學習內容

摩擦力是因為接觸面凹凸不平互相推擠而產生的

摩擦力會阻止接觸面的相對運動

思考迴轉壽司與運送帶一起等速前進後

迴轉壽司盤有受摩擦力嗎？

方向向哪邊呢？

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我們下次見囉

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