摩擦力
mó cā lì
摩擦力是阻碍一个表面在另一个表面上滑动或滚动的力，方向总是与运动方向相反。
Definition
摩擦力是当物体相互摩擦时产生的一种阻碍性的力；它使运动的物体减速，也让一个物体在另一个物体上滑动变得更困难。它是一种接触力，阻碍相互接触的表面之间的相对运动或相对运动的趋势：静摩擦力阻止物体开始运动，动摩擦力（滑动摩擦力）作用在运动的物体上，二者都取决于接触表面的类型以及它们被压紧的程度，并把动能转化为热能。动摩擦力的大小为 $f_k = \mu_k N$，其中 $N$ 是支持力，$\mu_k$ 是该表面组合的动摩擦系数，而静摩擦力则会根据需要自行调整，直到一个最大值为止，$f_s \leq \mu_s N$，通常 $\mu_s > \mu_k$。在很好的近似下，摩擦力与接触面积无关，它源于表面微观凹凸之间的电磁相互作用。摩擦力是非保守力：它做的功取决于路径长度，并以热的形式耗散掉。
Example
穿着袜子在体育馆地板上滑动很容易，穿着运动鞋滑动却很难，因为橡胶鞋底与地板之间的摩擦力更大。一个 $4\ \text{kg}$ 的箱子被以 $20\ \text{N}$ 的力推动，却只获得 $2\ \text{m/s}^2$ 的加速度，其合力为 $4 \times 2 = 8\ \text{N}$，因此摩擦力必定以 $20 - 8 = 12\ \text{N}$ 的力向后拉。对于地面上一个 $10\ \text{kg}$ 的箱子，$\mu_s = 0.50$，$\mu_k = 0.30$，支持力为 $98\ \text{N}$，因此需要超过 $0.50 \times 98 = 49\ \text{N}$ 的力才能让它开始移动。一旦滑动起来，摩擦力降为 $0.30 \times 98 = 29.4\ \text{N}$，此时持续施加 $49\ \text{N}$ 的推力会产生 $a = (49 - 29.4)/10 = 1.96\ \text{m/s}^2$ 的加速度。
Key Insight
摩擦力带来帮助的时候远比造成烦恼的时候多；没有它，你就无法行走、握笔或让自行车停下来。静摩擦力通常比动摩擦力更强，这正是为什么推动一个静止的重箱子比让它继续滑动需要更大的力气。防抱死刹车系统正是基于这个原因而存在。滚动的轮胎靠静摩擦力抓地，而打滑的轮胎则靠较弱的动摩擦力滑动，因此车轮被锁死的汽车需要更长的距离才能停下。