神马文学网我们为何会有指纹？
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/04/29 04:31:11
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众所周知，每个人的指纹各不相同，这一特性在犯罪侦察时显得非常管用。还有一点目前也已取得了长久的共识，至少在编写医学教科书的作者中已获得了普遍的认同，那就是指纹有助于我们抓紧物体，它增大了手指与物体间的摩擦系数。
然而，研究相对运动中相互作用表面的科学——摩擦学却告诉我们，粗糙的接触面并不会增加如橡胶、皮肤这种柔软材质的物体的摩擦力。这是因为，橡胶类材料的物体与接触面之间产生的摩擦力的大小，并非象硬质材料的物体那样，取决于接触面的粗糙程度。相反，这些柔软的材质易于变形，成为某种不规则的形状，因此，橡胶与其他材料的物体之间发生的摩擦作用，是由于两者分子之间近距离的相互吸引或是范德华作用力而产生的。这意味着对于这些柔软材质的物体而言，摩擦力的大小是与接触面的大小成正比的，而不是与接触面上受到的法向力成正比，这一点与硬质材料的物体不同。（在经典物理学中，摩擦力的大小等于接触面的摩擦系数与物体对接触面施加的作用力的乘积。）
为了验证手指与其他物体接触时是否如橡胶那样，我们的研究人员运用了控制变量的方法，通过分别改变物体在接触面上的受力，以及接触面面积的大小，来测定指尖与丙烯酸质的玻璃纸之间摩擦力的大小。在此过程中，手指握住玻璃纸时，与玻璃纸平面所成角度各不相同，由此产生的摩擦力大小也不尽相同。我们发现，摩擦力的大小随着接触面面积的增大而增大，这表明手指的确如橡胶那样，摩擦力的大小取决于接触面面积的大小。而指纹的存在实际上是减小了接触面的面积，显然也将减小摩擦力咯。
那我们为什么还要有指纹呢？目前我们正对好几种假设进行了验证。结果可能是这样的，即指纹确实可以增加手指与粗糙表面的摩擦作用，但不能增加其与如玻璃那样光滑表面的摩擦力。更有趣的是，指纹会象轮胎的胎面那样，自行赶走上面的水滴以增大在潮湿环境下与地面的摩擦力。此外，指纹还增加了皮肤组织的柔韧性，因而有助于预防皮肤上起水泡。
起初的一些实验已表明，手指与接触面之间的摩擦力实际上是随着接触面粗糙程度的增加而减小的。这不由使人对第一种假设产生了怀疑，当然，手指越光滑，产生的摩擦作用可能会更小。比利时鲁汶天主教大学从事人体医学研究工作的Thibault Andre也对这一问题进行了研究，其研究结果显示，适当的皮肤润泽度是最有利于手指紧握住物体的，这说明去除手指上的水分确实可以增大摩擦力。然而，手上没有指纹的地方往往更容易起水泡，这又说明指纹的抗水泡功效也很重要。也许只有经过一定的时间以及从事更多的试验研究，才能帮助我们了解更多的真相。