Lý thuyết về lực ma sát lớp 10

Lý thuyết về lực ma sát lớp 10

Trong bài viết này  sẽ giới thiệu tới các bạn một nội dung học rất quan trọng và bổ ích về Lực ma sát công thức và bài tập!

I. Lý thuyết

1. Lực ma sát trượt

    a) Sự xuất hiện của lực

    - Điều kiện hình thành khi xuất hiện hai vật bất kỳ cùng chuyển động như lại có sự tiếp xúc bề mặt với nhau, tạo ra những cản trở trong việc di chuyển của vật xem xét.

    - Hướng của lực có sự xuất hiện cùng chiều so với vận tốc của vật.

    b) Sự nhận diện lực 

 Cho một vật bất kì nằm trên mặt phẳng ngang, một đầu của vật được móc vào lực kéo. Dùng tay kéo lực kế sao cho vật di chuyển theo trên đường nằm ngang, tốc độ di chuyển của vật là không đổi. Khi đó lực kế đo được mức ma sát trượt tác động vào vật.

    c) Đặc điểm của lực

    - Tốc độ của vật xuất hiện ngay ban đầu và diện tích bề mặt là cho sẵn nên không làm ảnh hưởng đến độ lớn của lực.

    - Biến đổi cùng chiều so với áp lực ta đặt vào lực kế.

    - Vật liệu cũng như tình trạng tiếp xúc khác nhau sẽ cho ra những kết quả về lực khác nhau.

    d) Hệ số ma sát trượt

   Ta có công thức tính như sau, biết ký hiệu của hệ số ma sát trượt là \(\mu _t\):

\(\mu _t=\dfrac{F_{ms}}{N}\)

    Công thức trên cho thấy bề mặt tiếp xúc cũng như chất liệu là những yếu tố mang tính tác động đến sự thay đổi độ lớn của  lực.

    e) Công thức tính lực

Biểu thức: \({\displaystyle F_{mst}=\mu N}\)

Trong đó:

• \({\displaystyle F_{mst}}\): độ lớn của lực ma sát trượt (N)
• \({\displaystyle \mu }\): hệ số ma sát trượt
• N: Độ lớn áp lực (phản lực) (N)

    f) Vai trò của lực ma sát trượt

    * Có lợi

    - Khi hãm phanh (thắng), bộ phận hãm (thắng) sẽ được áp sát vào bề mặt bánh xe đang chuyển động. Lực ma sát sinh ra giữa má phanh và bánh xe làm cho quay chậm lại, cản trở bớt sự quay của bánh xe. Khi đó xuất hiện sự trượt trên mặt đường, lực ma sát trượt do mặt đường tác dụng sẽ làm xe đi chậm và dừng lại hẳn.

    - Ma sát trượt ứng dụng trong việc mài nhẵn các bề mặt cứng như kim loại hoặc gỗ. Đá mài là một loại vật liệu khá cứng, được làm sần sùi làm tăng ma sát. Khi đưa vào máy mài, nó chuyển động rất nhanh, gây ra ma sát với vật được tiếp xúc và chính lực ma sát này sẽ mài mòn các bề mặt các vật, làm cho bề mặt vật nhẵn hơn.

    * Có hại:

    Trong các chi tiết máy, khi xuất hiện ma sát trượt sẽ gây ra các trạng thái cản trở nhất định và có tác động xấu đến chất lượng máy móc. Vì vậy trong các chi tiết máy bao giờ cũng được tra dầu mỡ công nghiệp vào các bộ phận nhằm hạn chế ít nhất tác hại của ma sát trượt khi các chi tiết máy vận hành.

2. Lực ma sát lăn

a. Định nghĩa  

  - Lực được xác định khi cho một vật bất kỳ chuyển động lăn trên một vật chủ khác, tạo ra một nội lực làm cản trở tốc độ di chuyển của vật ban đầu. Có hệ số nhỏ hơn rất nhiều so với hệ số ma sát trượt.

  - Có hệ số xác định được là nhỏ hơn rất nhiều so với hệ số ma sát trượt cùng xem xét trong một điều kiện nhất định.

 b. Vai trò của lực ma sát lăn:

    Vì lực ma sát lăn rất nhỏ so với lực ma sát trượt nên để hạn chế tác hại của ma sát trượt, người ta tìm cách thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn nhờ các ổ bi, con lăn… Ma sát lăn giúp cho vật chuyển động dễ dàng hơn.

3. Lực ma sát nghỉ

    a) Điều kiện hình thành

   Lực được xác định là tồn tại có có một vật bất kỳ nằm trên một vật khác mà không hề có sự giao động trên nó.

    b) Các đặc điểm nhận biết

    - Một số đặc điểm dưới đây giúp chúng ta nhận biết được lực như sau:

        + Hai vật tiếp xúc với nhau, có sự va chạm bề mặt.

        + Hai vật tiếp xúc nằm trên cùng một phương có chiều song song với mặt tiếp xúc.

    - Công thức xác định khi ma sát trượt tiếp xúc được tạo ra là lớn nhất như sau: \(    F_{msn} max = F_{mst}\)

    c) Vai trò của lực ma sát nghỉ

    Lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực phát động giúp các vật chuyển động. Khi bước đi, chân phía sau sẽ tác dụng vào đất một lực F. Ở chỗ đường tốt, mặt đường sẽ tác dụng lực F ma sát nghỉ hướng về phía trước, giữ cho chân khỏi trượt trên mặt đất. Trường hợp thiếu ma sát nghỉ, lực từ chân người tác dụng vào đất về phía sau, mà không có lực nào giữ chân lại sẽ làm cho chân sau và cả thân người ngã nhào về sau.

   Ứng dụng trong các băng truyền đặt và đưa linh kiện, sản phẩm đi từ nơi này đến nơi khác. Bởi nếu không có ma sát nghỉ thì thành phần trọng lực nằm ngang sẽ kéo vật đi xuống chân mặt phẳng nghiêng.

    Ma sát nghỉ tạo ra cơ chế giúp chúng ta có thể dễ dàng cầm nắm các vật trên tay mà không bị rơi, hay đơn thuần là hoạt động đóng đinh cố định chúng vào một vật cứng.

4. Một số hệ số ma sát:

Vật liệu		Ma sát nghỉ, \({\displaystyle \mu _{\mathrm {s} }\,}\)		Ma sát trượt, \({\displaystyle \mu _{\mathrm {k} }\,}\)
		Khô và sạch	Đã bôi trơn	Khô và sạch	Đã bôi trơn
Nhôm	Thép	0,61		0,47
Nhôm	Nhôm			1,5
Vàng	Vàng			2,5
Bạch kim	Bạch kim			3
Bạc	Bạc			1,5
Gốm alumina	Gốm silicon nitrit				0,004 (ướt)
Đồng thau	Thép	0,35-0,51	0,19	0,44
Gang	Đồng	1,05		0,29
Gang	Kẽm	0,85		0,21
Bê tông	Cao su	1	0,3 (ướt)	0,6-0,85	0,45-0,75 (ướt)
Bê tông	Gỗ	0,62
Đồng đỏ	Kính	0,68
Đồng đỏ	Thép	0,53		0,36
Kính	Kính	0,9-1		0,4
Băng	Băng	0,02-0,09
Thép	Băng	0,03
Thép	PTFE (Teflon)	0,04-0.2	0,04		0,04
Thép	Thép	0,74-0.80	0,16	0,42-0,62
Gỗ	Kim loại	0,2–0,6	0,2 (ướt)
Gỗ	Gỗ	0,25–0,5	0,2 (ướt)

Lực ma sát

II. Bài tập vận dụng

Câu 1: Một vật có khối lượng m = 1,2kg; chuyển động nhanh dần đều trên đường thẳng với gia tốc a = 0,1m/s2 . Cho biết lực ma sát Fms = 0,5N, hỏi lực tác dụng vào vật là bao nhiêu?

 A. F = 0,38N.

B. F = 0,62N.

C. F = 0,12N.

D. F = 0,5N.

Câu 2: Gia tốc hướng tâm của một vệ tinh nhân tạo đang bay quanh Trái Đất theo một đường tròn là 8,2m/s2 , với tốc độ dài là 7,57km/s. Hỏi vệ tinh cách mặt đất là bao nhiêu? Biết bán kính Trái Đất R = 6400km.

A. 7000km . B. 3500km. C. 600km . D. 7600km.

Câu 3: Chọn câu trả lời đúng: Một vật rơi tự do từ một độ cao h. Biết rằng trong giây cuối cùng vật rơi được quảng đường 15 m.Thời gian rơi của vật là (lấy g = 10m/s2 )

A. 1 s B. 1.5 s C. 2 s D. 2,5 s

Câu 4: Một vật chuyển động thẳng nhanh dần đều không vận tốc đầu trên đoạn đường AB với thời gian t1 = 9s. Thời gian vật đó đi hết 1/4 quãng đường đầu là:

A. 1,25s. B. 3s. C. 4,5s. D. Một đáp số khác.

Câu 5: Một lực F truyền cho vật có khối lượng m1 gia tốc 2m/s2 , cho vật có khối lượng m2 gia tốc 3m/s2 . Nếu hai vật dính vào nhau dưới tác dụng của lực này, hỏi gia tốc thu được là bao nhiêu?

A. 6m/s2 . B. 1m/s2 . C. 5m/s2 . D. 1,2m/s2 .

Câu 6: Trong trường hợp nào sau đây tốc độ trung bình bằng vận tốc trung bình trong chuyển động biến đổi đều?

A. Không có trường hợp nào trong các trường hợp trên.

B. Vật chuyển động trên đường thẳng, chỉ theo một chiều, chọn chiều dương là chiều chuyển động.

C. Vật chuyển động trên đường thẳng chỉ theo một chiều.

D. Vật chuyển động trên đường thẳng theo chiều dương.

Câu 7: Chuyển động tịnh tiến là loại nào dưới đây:

A. Khi vật chuyển động tịnh tiến, mọi điểm của nó có quỹ đạo giống hệt nhau.

B. Quỹ đạo của chuyển động tịnh tiến phải là một đường thẳng.

C. Điều kiện cần và đủ của chuyển động tịnh tiến là mọi điểm của nó có chiều dài quỹ đạo bằng nhau.

D. Cả A, B, C .

Câu 8: Chọn câu trả lời đúng Một chiếc xe lửa chuyển động trên đoạn đường thẳng qua điểm A với vận tốc 20 m/s, gia tốc 2m/s2 .Tại B cách A 125m vận tốc xe là:

A. 30 m/s B. 10 m/s C. 40 m/s D. 20 m/s

Câu 9: Chọn câu trả lời đúng. Một chất điểm nằm cân bằng dưới tác dụng của ba lực thành phần F1 = 12 N ; F2 =16 N và F3 = 18 N. Nếu bỏ đi lực F2 thì hợp lực của hai lực F1 và F3 có độ lớn bằng:

A. 6 N B. 12 N C. 16 N D. 30 N

Câu 10: Chọn câu trả lời đúng Người ta truyền cho một vật ở trạng thái nghỉ một lực F thì sau 0,5 s thì vật này tăng vận tốc lên được 1m/s. Nếu giữ nguyên hướng của lực mà tăng gấp đôi độ lớn lực tác dụng vào vật thì gia tốc của vật bằng:

A. 1 m/s2 B. 4m/s2 C. 2 m/s2 D. Các đáp án trên đều sai.

Hy vọng rằng với những kiến thức mới về khái niệm lực ma sát là gì trên đây, nhằm giúp các bạn trả lời được các câu hỏi lực ma sát xuất hiện khi nào hay lực ma sát có phương và chiều như thế nào, cũng như hệ thống kiến thức một cách dễ dàng!