万有摩擦力的实验证明

内容摘要：任何两个物体，如果作切割对方引力线运动，就会产生摩擦力，这个摩擦力就叫万有摩擦力，南昌铁路一中的高级物理教师朱永焕通过实验证明了这种力的存在。

关键词：万有摩擦力、涡旋力。

在天体和自然界中的许多现象表明，→ 万有摩擦力是绝对存在的，南昌铁路一中的朱永焕已经通过实验证明了这种力的存在，现在我把他的实验介绍给大家，使大家能够对万有摩擦力有个更好的理解。

一、什么是万有摩擦力

万有摩擦力是物体垂直切割引力线运动时所受到的阻力。

如图１，有A、B两个物体，B 垂直向上运动，这时它们就相互切割对方引力线运动，产生万有摩擦力F_A和F_B，如果它们只是相互靠近或远离，不作切割对方引力线的运动，它们之间就不会产生万有摩擦力。（→ 参考文献1）

我把物体切割引力线运动所受到的阻力称为→ 万有摩擦力，这种力主要表现在天体的旋转运动中，所以朱永焕称它为涡旋力，徐万民称它为角动量转换，伍岳明称它为→ 共旋引力波。有许多人都认识到了这种力的存在，说明这种力的存在是必然的，那到底哪种叫法合理，我认为还是把它称为万有摩擦力合理，因为，任何两个物体，只要作切割对方引力线的运动，就会相互产生摩擦力，阻止它们运动，与摩擦力的特征相同，平行运动的两个物体也会产生万有摩擦力，并不是只有旋转的物体之间才会产生，所以叫它万有摩擦力较为合理。

二、万有摩擦力的证明

在介绍万有摩擦力的证明前，首先介绍一下卡文迪许的引力常数的测定实验。

1789年，英国物理学 家卡文迪许(H.Cavendish）利用扭秤，成功地测出了引力常量的数值，证明了万有引力定律的正确。 卡文迪许解决问题的思路是，将不易观察的微小变化量，转化为容易观察的显著变化量，再根据显著变化量与微小量的关系算出微小的变化量

实验原理

卡文迪许用一个质量大的铁球和一个质量小的铁球分别放在扭秤的两端。扭秤中间用一根韧性很好的钢丝系在支架上，钢丝上有个小镜子。用激光照射镜子，激光反射到一个很远的地方，标记下此时激光所在的点。

用两个质量一样的铁球同时分别吸引扭秤上的两个铁球。由于万有引力作用。扭秤微微偏转。但激光所反射的远点却移动了较大的距离。他用此计算出了万有引力公式中的常数G。如图2。（参考文献2）

朱永焕用卡文迪许的扭秤，不仅测出万有引力具有法向分量，还测出万有引力具有切向分量，这个切向分量其实就是我所描述的→ 万有摩擦力，朱永焕的实验如图3所示，将大球放在旋转台上，大球赤道平面靠近小球，旋转轴垂直水平面，这时大球从正面看去不是正对小球，而是处于小球的侧面：正面难攻，侧面迂回，这就是新构思的关键所在之一。为防振，旋转台与扭秤分放在两张靠近而不接触的实验桌上，桌脚与地面采用软垫隔振，对小球须进行磁屏蔽。 如图3。

缓慢而平稳地转动大球发现激光点出现移动，（ 一般须一周期后）。测试小球移动方向沿大球转动切线方向，如图3俯视所见。现有万有引力指向质心，称法向分量用Fn表示，新发现的力垂直法向分量沿切线方向，称切向分量用Ft表示。（参考文献3）

对上面的实验现象，我的解释是：

如图4所示，有A、B两个物体，B固定不动，A以逆时针方向旋转，这时在B引力场的作用下, B对A的a点会产生向下的万有摩擦力F_a，对b点会产生向上的万有摩擦力F_b，这两个力显然阻止A的旋转。

在A旋转的过程中，a点发出的引力线向上扫过B，相当于B向下运动，这会对B产生向上的万有摩擦力F_a，b点发出的引力线也向上扫过B，同样会对B产生向上的万有摩擦力F_b，F_a和F_b的共同作用会使B向上运动。（参考文献4）

三、万有摩擦力公式

朱永焕为了总结万有摩擦力（涡旋力）的公式，做了如下实验。

1、大球为 1500 g铅球，质心间距 7.5 cm，逆时针为正，顺时针为负，本装置光点移动 1 mm，受力约 2.50×10^-10牛顿。

大球转向	移动距离 mm	转速（圈 /秒）
逆时针	0.5	1.0
逆时针	0.6	1.0
逆时针	0.4	1.0
逆时针	0.5	1.0
顺时针	－0.4	1.0
顺时针	－0.5	1.0
顺时针	－0.6	1.0
逆时针	0.25	0.5
逆时针	0.3	0.5
逆时针	0.2	0.5
顺时针	－0.3	0.5
顺时针	－0.2	0.5
顺时针	－0.25	0.5

小节：

（1）小球受力的方向沿大球旋转切线方向

（2）力的大小与转速有关，类似正比关系，Ft∝ω

2、研究 Ft与质量的关系，转动大球分别为 1 kg 砝码，500 g 砝码，50 g 空心铜球，质心距 7.5 cm

大球种类	移动距离（mm）	转速（圈 /秒）
1 kg砝码	0.4	1.0
1 kg砝码	0.3	1.0
500 g砝码	0.2	1.0
500 g砝码	0.15	1.0
50 g空心铜球	0.00	1.0
50 g空心铜球	0.00	1.0

结论：

（1）Ft与质量类似正比关系，即Ft∝M

（2）对于空心铜球，虽然其直径与其它转动大球相近，但因其质量太小，故其旋转产生 Ft甚微，同时亦证明仪器密封性能好，无气流干扰。

3、 研究力的方向：大球为 1500 g铅球，质心距为 7.5cm，见图5

偏移角度 α	位移（mm）	角速度ω/2π
0度	0.5	1.0
30度	0.4	1.0
60度	0.25	1.0
90度	0.00	1.0

小结：Ft的方向与两球质心连线垂直，与大球旋转切线方向相同。

4、研究 Ft与质心间距离关系。大球用 1500 g铅球。

质心间距	位移（mm）	角速度ω/2π
7.5 cm	0.50	1.0
7.5 cm	0.50	1.0
10 cm	0.25	1.0
10 cm	0.25	1.0

小结：当球 M 自转时，两球之间的引力不仅有法向分量 Fn，而且有切线分量Ft，并Ft与距离的平方成反比。

即 ......①

式①中，法向分量，方向指向对方质心（法向分量就是我们以前认识的万有引力）。Ft为切向分量，方向与Fn垂直，沿作用球旋转切线方向，如图3，根据上面实验结果得：

...... ②

式②中ω为大球旋转角速度，单位圈/秒，k= 0.40秒/圈为比例系数，α为两球质心连线与其在旋转球质心所在最大旋转面（类似地球的赤道平面）投影的夹角（参看图5）。（→ 参考文献3）

式①是朱永焕总结的万有引力公式，朱永焕认为万有引力具有法向分量和切向分量，我的意见是对以前人们认为的万有引力观点不要变，新增加一种力，→ 万有摩擦力，也就是朱永焕说的涡旋力，因为万有引力是一直存在的，而万有摩擦力必须是两物体作切割对方引力线运动时才会产生，所以不宜把它看成是万有引力的一部分。

那么，万有摩擦力的计算公式就是：

不管人们以后把着种力叫做万有摩擦力，或涡旋力，或角动量转换，或共旋引力波，这倒不是很重要，重要的是人们应该尽快认识它，完善它，应运它，用它来解释自然之谜，解决科学难题，为人类造福。

参考文献：

1、→ http://sea3000.net/yangfawu/7.php

2、http://baike.baidu.com/view/917493.htm

3、朱永焕http://sea3000.net/zhuyonghuan/20080302152625.php

4、http://www.sea3000.net/yangfawu/20080420141911.php