淺談摩擦力之利與弊｜專家論點【郭啟全】

2023-01-16

郭啟全（明志科技大學機械工程系教授兼系主任、智慧醫療研究中心教授）

四年一次世界盃足球賽剛於卡達落幕。假若，足球員不是穿足球鞋，那今年卡達世界盃足球賽就不會這麼精彩，因為足球員在足球場會打滑，因此無法展現精彩的「足球功夫」，這就是足球鞋底「摩擦力（friction）」之最佳寫照。

對於大學念理工科的學生而言，「摩擦力」這個古典力學（classical mechanics）專有名詞應該不陌生。筆者於教授靜力學（Statics）此課程時，常常與學生討論摩擦力之「利」與「弊」，因為摩擦力是「兩面刃」。如教科書所敘述，摩擦力是兩個表面接觸的粗糙物體，於相對運動時，阻礙它們之間相對運動的一種力。筆者在此舉出一些日常生活中與摩擦力有關之案例。假如沒有摩擦力，你就無法走路。假如沒有摩擦力，汽機車就無法停下來。所謂「兩面刃」所代表的意涵為摩擦力會讓人類即「又愛」、「又恨」。愛它，是因為沒有摩擦力，你就無法走路。假如沒有摩擦力，你就無法於下雪時，開車赴山上看雪景。假如沒有摩擦力，你洗澡後，你會於浴室常常滑倒。假如沒有摩擦力，汽、機車就無法停下來。假如沒有摩擦力，你就無法轉動汽車方向盤。恨它，是因為當摩擦力太多，所有旋轉機械之運轉效率將會下降。恨它，是因為當摩擦力太多，機器或齒輪運轉時，就會軋軋叫。恨它，是因為當摩擦力太多，機車之引擎就有可能縮缸。

眾所周知，摩擦可以「生熱」，所以明志科技大學機械工程系郭啟全教授兼系主任研究團隊即運用「摩擦力」於學術研究。熟悉銲接技術的先進們均知道，「不同材質（different materials）」的銲接件要進行銲接，其困難度高明顯高於「相同材質」銲接件要進行銲接。圖1為筆者所指導的碩士班研究生陳泓維運用摩擦力所完成之異材質旋轉摩擦（rotary friction welding）銲接件。引用教育部潘文忠部長於112年全國大專校院校長會議所述：「大學是臺灣持續進步的推手」。德國管理大師赫曼西蒙（Hermann Simon）曾經提出一個「隱形冠軍（hidden champions」理論。最後筆者引用淮南子説林訓：「授人以魚不如授人以漁」。其實，其道理很簡單，給魚吃，可以解決一時之「飢」，但是要永遠有魚吃，那就要學會「捕魚的方法」。筆者認為「摩擦力」其原理很簡單，善用「摩擦力」可以讓臺灣中小企業創造出更多地「隱形冠軍」。