為什麼摩擦會生熱？
摩擦生熱這個大家都不陌生
要知道人類文明的一個很重要的開端就是發現了火
所以它意義重大
但是為什麼摩擦會生熱呢？
搭配BGM食用更佳 ╭(｀?′)╯（點擊音頻圖標即可食用）
Fish in the Pool
園園口琴教室
園園
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1
Q
中學化學實驗里玻璃儀器炸裂，老師說是因為受熱不均，可受熱不均怎麼會讓玻璃炸裂？想知道受力情況，謝謝！
by 不空缺則表示不希望？
A
啊，受力情況，對，玻璃儀器不會無緣無故自己原地爆炸，肯定有什麼原因，有力的作用。這個力叫應力，中學還沒涉及。首先，玻璃儀器在生產時，會經過高溫處理，在冷卻到室溫時，會在儀器內部殘餘應力。在玻璃儀器內倒入液體（稀釋濃硫酸）或發生放熱反應（鐵在氧氣中的燃燒）時，儀器內部受熱膨脹，儀器外部此時是室溫形態。玻璃儀器內部受熱膨脹有拉伸的慾望，而儀器內的應力想使儀器內側恢復原來的狀態，所以給儀器內側一個壓縮的力。而儀器外壁相對於儀器內側來說有一個拉伸的力。兩相作用下，玻璃儀器受不了了，就原地爆炸。
By Fi
2
Q
為什麼帶電物能吸引輕小物體？
by匿名君
A
生活中我們常會發現帶電物體能夠吸附輕小物體，這個過程利用了靜電吸附的原理。顯然的，如果輕小物體帶有與帶電物體相反的電荷，根據庫倫定理我們知道他們之間具有一定的吸引作用。但如果輕小物體不帶電荷，他們之間的吸引力又是如何產生的呢？由於輕小物體組成分子可能是極性分子和非極性分子，現對兩種情況分別進行分析。對於極性分子，分子正負電荷中心不重合，在帶電物體的電場作用下，庫倫作用同性相斥、異性相吸，極性分子呈現一定的取向，與帶電物體電荷相反的一端遠離帶電物體，吸引力大於排斥力，表現為吸引作用。對於非極性分子，同性電荷受到電場的排作用，異性電荷受到電場的吸作用，其正負電荷中心在電場的作用下分離，誘導出極性，根據和極性分子一樣的分析，我們可以得到總的吸引相互作用。
By 勿用
3
Q
有什麼物理方法能讓我跑的更快？
by 表情君
A
我們先把跑步這個事件轉換成物理學（題）的語言。
問答團隊美麗的Fi小姐姐站在一個粗糙的平面上，在t時刻她聽到了一聲槍響，經歷了懵B、回神之後，她開始做加速直線運動，當速度達到最大她開始做勻速直線運動（跑步的地方是一個三維歐式空間，因此兩點之間線段最短），假設終點距離他為L，求所用的時間最短所應採取的策略。
跑步的時候靜摩擦力並不做功，但是靜摩擦力是肢體做功的媒介。如果地面的靜摩擦係數很小的話，你跑起來便會在這光滑的地上摩擦摩擦，會覺得腳底下沒有安全感，有力使不出。
因此選一個不錯的跑道，並穿上一雙輕便的XX跑鞋（此廣告位招租）是跑快的第一步。
第二便是反應時間，假設在裁判扣動扳機的前dt秒，你對著一位選手喊道：你鞋帶掉了或誒你看那是什麼。後果會怎樣？
第三點便是加速度，你要從靜止狀態逐漸加速到最大速度，這個時間越短越好、所用的距離越短越好，因此要採取蹲踞式起跑。正如航母上飛機的起飛會有一個彈射裝置，蹲踞式起跑時腳下會踩一個助跑器，助你彈射起跑。
結合二、三兩點，可以設計一個這樣的起跑器，它裡邊有一個感應器，一旦槍響便會立刻由壓縮狀態釋放，推動你開跑。
跑起來之後要保持肢體的協調、維持最大的速度、抵抗空氣阻力做功，因此不要左顧右盼、最好能順著風向跑。
By Patwf
4
Q
感覺老師講課也沒什麼東西，可是做題就是不會啊？無從下手的感覺，該怎麼做？
by 匿名君
A
首先，你的老師比你受過更多的教育，比如你的高中物理老師會是一個物理學的碩士、博士，因此他對自己講授的內容理解是十分深刻的。同時，課堂上所講授的東西老師已經練過、講過很多次了，因此他所展現出來的的自然就是熟練、容易。也就是說，這玩意確確實實對他來說很簡單，所以他說出來就給人感覺似乎不難。而你，只是一個初次接觸它的小白！
人的心理會欺騙自己，會錯誤的估計問題的難易程度，不僅僅是面對作業題，生活中有很多事情看起來容易做起來難。所以在聽老師講課的時候，你以為你懂了，其實你還沒有懂。比如你看主播玩吃雞覺得殺人很簡單，的確你上手玩也能玩，時不時殺幾個AI，但你要玩的很6，那還是需要時間的。對於知識的掌握與理解是層層遞進的，會有一個逐步熟悉的過程。你對於知識理解的深入了，才會用它去解決問題，做題就是一個用知識解決問題的過程。
路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索。窮理，有容，惟才，同德！
話鋒一轉……
對於中學階段的題還有一個原因，那就是所有的考試都是圍繞高考這個競爭性考試來的，而高中所學的知識並沒有太多，因此就會想方設法花式出各種難題。比如物理題，題的花樣很多，但考來考去其實就是那幾個公式。
Emmm，你可能想說：「對啊，公式就那幾個，我全都背過了，可是遇到題我不知道該用哪個！」
這個問題的解決方案，如果我現在在上大學，或許會說：你可以請我當家教啊~
ByPatwf
5
Q
如何通過引力波形信號得知相互碰撞的天體質量？
by 青蛙王子
A
人們通過測量引力波的頻率以及頻率的變化率可以測出雙黑洞系統（或雙星）所謂的啁啾質量，然後根據啁啾質量可以粗略地估計雙黑洞系統的質量範圍。更精確的雙黑洞的質量則是通過引力波波形的模板與實際探測到的波形進行匹配得到的。首先理論上先計算出來具有一系列各種參數的引力波模板（模板的計算應用到後牛頓近似、數值相對論、黑洞微擾論，比較複雜，這裡不再詳細展開），建立起對應的模板庫，然後把計算得到的模板與實際波形相互匹配，匹配得最好那個波形的模板對應的各個參數就可以認為是這個雙黑洞系統的實際參數，包括兩個黑洞的質量。
註：其中，啁啾質量的定義為
，m1和m2分別代表兩個天體的質量。
By 守恆
6
Q
神經細胞的靜息電位為什麼是內負外正?
by ybb
A
細胞膜具有選擇透過性，有些物質要跨過細胞膜需要膜上轉運蛋白等的協助，並且還需要提供能量。
從物理學角度看，物質濃度分布不均勻則會發生擴散，即從高濃度流向低濃度。
細胞膜兩側的離子呈不均衡分布，膜內的鉀離子高於膜外，膜內的鈉離子和氯離子低於膜外，即胞內為高鉀、低鈉、低氯的環境。在靜息時膜對於鉀離子通透性很強，對鈉離子較弱，而對氯離子幾乎沒有通透性。因此鉀離子會流向濃度低的膜外，隨著鉀離子逐漸外流會使得膜外鉀離子增多，進而帶的正電荷增多。一邊是高濃度往低濃度的擴散，一邊是逐漸增強的電場阻礙擴散，當兩者平衡時，鉀離子不再往膜外擴散，此時穩定著的電位差便是膜電位。
ByPatwf
7
Q
從嚴格意義上來說，單擺運動能否稱之為簡諧運動？
by 匿名
A
當某物體進行簡諧運動時，物體所受的力跟位移成正比，並且總是指向平衡位置。舉一個簡單的簡諧運動的例子，想像一根質量忽略不計勁度係數為k的彈簧一端固定，另一端連著一個質量為m小物塊，忽略摩擦力，將小物塊推動或拉伸後放手，它將來回的運動，平衡點是彈簧自然伸長時的位置。
關於物塊的運動，可以用這個公式描述：
x為偏離平衡點的位移。這個方程的解是一個三角函數，即簡諧運動質點的位移與時間的關係遵從正弦或餘弦函數的規律。
對於單擺來說，它平衡的位置是物體豎直懸著的狀態，也就是繩子與豎直方向的夾角為0。
關於單擺的運動，我們同樣可以用公式來描述：
其中θ為繩子與豎直方向的夾角。顯然這個方程與彈簧模型的方程不一樣，解的形式也不一樣，因此嚴格意義來說單擺並不是簡諧運動。
但是在θ很小的時候，sinθ可以近似的看成θ，此時方程的形式便成了
我們發現它和彈簧模型方程的形式一樣，這時它的解便是三角函數的形式了，也就是說單擺運動在擺動角度很小的時候可以看成是簡諧運動。
誤差有多大呢？5°≈0.087266 rad，sin 5°≈0.087155，此時誤差非常小可以忽略不計。但是若角度達到60°時，誤差則會達到17%。
ByPatwf
8
Q
摩擦為什麼會生熱呢？
ByLusproness
A
首先讚揚，很好的問題。事實上摩擦是一個非常複雜的過程，人們目前尚不能很好的描述這個過程。讓我們來先看看摩擦力是怎麼產生的，當我們讓兩個物體接觸，並施加垂直於接觸面的力，兩個物體有一個很近的接觸。當我們想要讓他們相對運動的時候，這個接觸將會阻礙這個相對運動。我們都知道基本相互作用只有四種（引力、電磁相互作用、強相互作用、弱相互作用），其中強相互作用和弱相互作用在這裡都不起作用而引力則遠遠遠遠遠小於電磁相互作用，所以阻礙他們互相融入對方的力就是這個電磁相互作用。兩個物體接觸以後，他們表面的原子互相之間存在一個相互作用，當發生相對運動的時候，這些原子會在變化的相互作用下振動，而我們熟知的內能指的也就是原子的振動。所以在這個過程中，外力做的功轉化成了原子的振動的能量也就是物體的內能。
By 望江樓
本期答題團隊：
物理所Patwf、Fi、勿用 、望江樓
國家天文台守恆
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編輯：X. B. Liu
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