1/ Lực ma sát nghỉ:
Chiếc xe hoen gỉ này có tuổi thọ gần trăm năm và vẫn nằm yên ở đó theo thời gian nhờ lực ma sát nghỉ.
Một chiếc xe đứng yên trên mặt đất, trọng lực \[\vec{P}\] tác dụng lên xe cân bằng với phản lực \[\vec{N}\] của mặt đất tác dụng lên xe. Vào một ngày đẹp trời bạn muốn bán chiếc xe cũ kỹ cho mấy bác buôn sắt vụn để đóng góp cho quỹ từ thiện của thế giới, bạn quyết định kéo chiếc xe này ra khỏi bãi đỗ của nó bằng một lực \[\vec{F}\]. Thật ngạc nhiên mặc dù đã cố hết sức nhưng nó vẫn không nhúc nhích, điều gì đã giữ cho chiếc xe này đứng yên, đâu còn lực nào tác dụng vào nó đâu?Theo định luật I Newton một vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên nếu không chịu tác dụng của lực nào, hoặc hợp các lực tác dụng vào nó bằng không, điều này chứng tỏ tồn tại một loại lực cân bằng với lực kéo của bạn. Lực đó gọi là lực ma sát nghỉ.
Lực ma sát nghỉ xuất hiện khi có lực tác dụng vào vật, cùng phương, cùng độ lớn nhưng ngược chiều với lực tác dụng.
Lưu ý: nếu lực tác dụng của bạn vào chiếc xe là 1N và chiếc xe không chuyển động khi đó lực ma sát nghỉ có độ lớn bằng 1N. Nếu lực tác dụng của bạn là 100N và chiếc xe vẫn chưa chuyển động thì lực ma sát nghỉ có độ lớn bằng 100N.
2/ Lực ma sát tác dụng lên các vật chuyển động
Hình minh họa cách xác định lực ma sát trượt bằng thực nghiệm
Kéo cho vật trượt đều khi đó F$_{k}$ = F$_{ms}$, thông qua giá trị đo được của Fk bạn có thể lập nên mối quan hệ giữa lực ma sát và áp lực của vật nén lên bề mặt.
a/ma sát trượt: xuất hiện khi một vật trượt trên bề mặt của một vật khác, lực ma sát trượt có tác dụng cản trở chuyển động trượt.
biểu thức
F$_{mst}$=µ.N
Trong đó:- N: áp lực
- µ: hệ số ma sát trượt phụ thuộc vào bề mặt của vật liệu
- F$_{mst}$: độ lớn của lực ma sát trượt.
+/ kéo vật trượt đều theo phương ngang bằng một lực F$_{k}$ có phương như hình vẽ
Áp lực N' là lực nén của vật m lên bề mặt tiếp xúc đặt tại mặt tiếp xúc lực này sinh ra phản lực N cùng phương ngược chiều cùng độ lớn có điểm đặt tại vật m.
=> F$_{mst}$=µ.N'=µ.N=µ.m.g
+/ Lực kéo F$_{k}$ hợp với phương ngang một góc α
lực \[\vec{F_{k}}\] được phân tích thành 2 lực thành phần \[\vec{F_{1}}\] có phương hướng lên trên giúp nâng vật lên và \[\vec{F_{2}}\] giúp vật trượt đều theo phương ngang. Trong trường hợp này lực nâng \[\vec{F_{1}}\] đã làm giảm áp lực mà vật nén xuống sàn nên:
F$_{mst}$=µ.N'=µ.N=µ[P - F1]=µ.mg - µ.F$_{k}$sinα
Nếu lực F$_{k}$ có độ lớn tăng dần khi F$_{k}$ chưa đủ lớn thì độ lớn của lực ma sát nghỉ F$_{msn}$=F$_{k}$ cho đến khi F$_{k }$đủ lớn vật bắt đầu trượt đều => F$_{mst}$=[F$_{msn}$]$_{max}$
Đặc điểm của lực ma sát trượt:
- Không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và vận tốc của vật.
- Tỉ lệ với độ lớn của áp lực
- Phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc.
ma sát lăn cũng phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc và áp lực nén lên bề mặt
3/ Vai trò của lực ma sát:+/ ma sát giúp giữ cố định các vật trong không gian: đinh được giữ trên tường, giúp con người cầm nắm được các vật ...
Lực ma sát giúp xe có thể chuyển động trên đường khi vào cua mà không bị trượt.
Nếu lực ma sát nhỏ [bề mặt quá trơn nhẵn] bạn có thể bị trượt ngã
ứng dụng lực ma sát làm phanh xe
+/ Lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực phát động làm cho các vật chuyển động: khi xe chuyển từ trạng thái đứng yên sang trạng thái chuyển động, lực đẩy do động cơ sinh ra làm quay các tua bin và truyền lực đến các bánh xe.trong các cuộc đua để khởi động máy các xe thường giữ phanh bánh trước, sau đó tăng ga làm bánh sau chuyển động tạo nên các cú drift.
Khi hiệu lệnh bắt đầu, phanh trước được nới lỏng toàn bộ lực tác dụng truyền từ bánh xe vào mặt đường làm xuất hiện lực ma sát nghỉ cực đại và phản lực của nó đẩy xe tiến về phía trước.
minh họa cho lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực phát động+/ ma sát cũng có hại nó làm phát sinh nhiệt và mài mòn các bộ phận chuyển động, để giảm ma sát người ta thường làm nhẵn các bề mặt tiếp xúc.
Xem thêm:
Tổng hợp lý thuyết, bài tập vật lý lớp 10 chương động lực học chất điểm
nguồn vật lý trực tuyến
11:04:2224/09/2020
Lực mà sát có ý nghĩa quan trọng trong đời sống thực tế, nó có thể có hại nhưng cũng có thể có ích, vì vậy ta cần biết cách làm giảm khi lực ma sát có hại và làm tăng khi lực ma sát có lợi.
Vậy lực mà sát là gì? khi nào xuất hiện lực ma sát? các lực ma sát trượt, lực ma sát nghỉ và lực ma sát lăn được phát biểu như nào? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
I. Khi nào có lực ma sát
1. Lực ma sát trượt
- Lực ma sát trượt sinh ra khi một vật trượt trên bề mặt của vật khác. Lực ma sát trượt luôn ngược hướng chuyển động.
* Ví dụ: Lực ma sát trượt xuất hiện khi hãm chuyển động của người trượt patanh hay mài nhẵn bóng các mặt kim loại.
2. Lực ma sát lăn
- Lực ma sát lăn sinh ra khi một vật lăn trên bề mặt của vật khác.
* Ví dụ: Cánh quạt trần đang quay thì bị mất điện,...sẽ chuyển động chậm dần rồi dừng lại là do có sự xuất hiện của lực ma sát lăn.
> Lưu ý: Cường độ lực ma sát lăn nhỏ hơn của lực ma sát trượt rất nhiều lần.
3. Lực ma sát nghỉ
- Lực ma sát nghỉ giữ cho vật không trượt khi bị vật bị tác dụng của lực khác.
* Ví dụ: người và một số động vật có thể đi lại được hoặc cầm nắm được các vật nặng là nhờ có sự xuất hiện của lực ma sát nghỉ.
• Đặc điểm của lực ma sát nghỉ:
- Cường độ của lực ma sát nghỉ thay đổi tùy theo lực tác dụng lên vật có xu hướng làm cho vật thay đổi chuyển động.
- Lực ma sát nghỉ luôn có tác dụng giữ vật ở trạng thái cân bằng khi có lực khác tác dụng lên vật.
> Lưu ý:
- Nếu vật đứng yên mà chịu tác dụng của các lực cân bằng thì không có lực ma sát nghỉ.
- Nếu vật đứng yên mà chịu tác dụng của các lực không cân bằng thì có lực ma sát nghỉ.
II. Lực ma sát có thể có hại hoặc có ích
• Khi lực ma sát có hại thì phải tìm cách để giảm ma sát.
* Ví dụ: Như trong hình 6.3 SGK:
- Ở hình [a] lực ma sát làm tròn đĩa xe nên cần tra dầu vào xích.
- Ở hình [b] lực ma sát [ma sát trượt] của trục làm mòn trục và cản chuyển động quay của bánh xe, nên muốn giảm ma sát ta thay bằng trục quay có ổ bi.
• Trong một số trường hợp ma sát là không thể thiếu.
* Ví dụ: như trong hình 6.4 SGK;
- Ở hình [a], bảng trơn hay quá nhẵn thì không thể dùng phấn để viết lên bảng. Để viết bảng dễ dàng thì cần tăng độ nhám của bảng để tăng ma sát trượt giữa phấn với bảng;
- Ở hình [b], nếu không có ma sát nghỉ thì không siết chặt được bulông hoặc đánh được diêm vì bị trượt, vì vậy phải tăng độ nhám của ốc hoặc của mặt sườn bao diêm;
- Ở hình [c], nếu không có ma sát thì xe không thể dừng xe.
III. Bài tập vận dụng lý thuyết Lực ma sát
* Câu C8 trang 23 SGK Vật Lý 8: Hãy giải thích các hiện tượng sau và cho biết trong các hiện tượng này lực ma sát có ích hay có hại.
a] Khi đi trên sàn gỗ, sàn đá hoa mới lau dễ bị ngã.
b] Ô tô đi vào bùn dễ bị sa lầy, có khi bánh quay tít mà xe không tiến lên được.
c] Giầy đi mãi đế bị mòn.
d] Phải bôi nhựa thông vào dây cung ở cần kéo nhị.
° Lời giải:
a] Khi đi trên sàn gỗ, sàn đá hoa mới lau dễ bị ngã vì lực ma sát với chân người rất nhỏ. Như vậy lực ma sát trong trường hợp này là có ích vì lực ma sát lúc này có tác dụng giữ người không bị ngã.
b] Ô tô đi vào bùn dễ bị sa lầy vì lực ma sát tác dụng lên lốp ô tô quá nhỏ. Vì lực mà sát nhỏ nên bánh xe ô tô bị trượt trên bùn không chuyển động được. Như vậy, lực ma sát trong trường hợp này là có ích
c] Giầy đi mãi đế bị mòn là do ma sát giữa mặt đường và đế giầy. Như vậy lực ma sát trong trường hợp này là có hại vì lực ma sát làm mòn đế giầy
d] Phải bôi nhựa thông vào dây cung ở cần kéo nhị làm tăng ma sát giữa dây cung và dây đàn nhị vậy khi kéo nhị sẽ kêu to. Như vậy lực ma sát trong trường hợp này là có ích vì lực ma sát sẽ làm cho dây đàn nhị rung mạnh hơn.
* Câu C9 trang 23 SGK Vật Lý 8: Ổ bi có tác dụng gì? Tại sao việc phát minh ra ổ bi lại có ý nghĩa quan trọng đến sự phát triển của khoa học và công nghệ?
° Lời giải:
- Trong các chi tiết máy, ổ bi có tác dụng làm giảm ma sát giữa trục quay và ổ đỡ.
- Việc sử dụng ổ bi đã thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn của các viên bi làm cho các máy móc hoạt động dễ dàng hơn, góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành động lực học, cơ khí, chế tạo máy,...
- Chính vì vậy phát minh ra ổ bi có ý nghĩa quan trọng đến sự phát triển của khoa học và công nghệ.
Như vậy, với bài chia sẻ về Lực ma sát với các khái niệm về lực ma sát nghỉ, lực ma sát lăn và lực ma sát trượt ở trên hy vọng các em đã hiểu rõ hơn. Qua đó, các em cũng thấy rằng lực ma sát có điểm hại nhưng cũng có rất nhiều điểm có ích và đóng vai trò quan trọng trong thực tế đời sống. Mọi góp ý và thắc mắc các em hãy để lại nhận xét dưới bài viết để ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tốt.