國營聯招 機械應用力學、材料力學101 年第 5 題單選題
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,摩擦阻力愈小正確答案
D動摩擦係數小於靜摩擦係數
C正確答案
古典摩擦理論:摩擦力與接觸面積無關,只與正壓力及摩擦係數有關,接觸面積大小不影響摩擦阻力。
為什麼答案是 C
依庫倫摩擦定律,摩擦力 f = μN,與接觸面積無關。面積小不代表摩擦力小,此敘述有誤,為正解。
考點:庫倫摩擦定律考點:摩擦力方向考點:面積無關原則考點:靜/動摩擦係數
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完整詳解
Pro · 無限重點 古典摩擦理論:摩擦力與接觸面積無關,只與正壓力及摩擦係數有關,接觸面積大小不影響摩擦阻力。
庫倫摩擦定律 f = μN,公式中沒有面積 A,因此「面積愈小→摩擦力愈小」是典型錯誤敘述,直接選C。
逐選項分析
A庫倫摩擦定律✕
摩擦力 f = μN,正壓力 N 愈大,摩擦阻力 f 愈大,敘述正確。
B摩擦力方向✕
摩擦力為阻力,方向恆與物體相對運動(或趨勢)方向相反,敘述正確。
C面積無關原則✓ 正確
依庫倫摩擦定律,摩擦力 f = μN,與接觸面積無關。面積小不代表摩擦力小,此敘述有誤,為正解。
D靜/動摩擦係數✕
靜摩擦係數 μs > 動摩擦係數 μk,物體啟動前阻力大於滑動後阻力,敘述正確。
摩擦力四大核心觀念整理
| 觀念 | 正確結論 | 公式/依據 |
|---|
| 摩擦力與正壓力 | 成正比 | f = μN |
| 摩擦力與接觸面積 | 無關 | f = μN(無 A 項) |
| 摩擦力方向 | 與相對運動方向相反 | 向量定義 |
| 靜 vs 動摩擦係數 | μs > μk | 實驗量測規律 |
考生常用「壓強 = 力/面積」的直覺推論「面積小→壓強大→摩擦大」,但庫倫摩擦理論指出摩擦力只取決於法向力 N 與摩擦係數 μ,與接觸面積無關。此為本題最常見陷阱,務必記住 f = μN 公式中根本沒有面積項。