Lực ma sát là gì? Lực ma sát có tác dụng gì?

Trong chương trình học vật lý lớp 10 thì các bạn học sinh sẽ được học tập và làm quen với các bạn về một loại lực đó là lực ma sát. Vậy lực ma sát là gì? Công thức tính lực ma sát như thế nào? Nó có tính ứng dụng gì trong đời sống? Tất cả những điều này sẽ được chúng tôi giải đáp cụ thể trong bài viết dưới đây.

Lực ma sát là gì? Khái niệm, phân loại và tác dụng của lực ma sát

Mục lục

Lực ma sát là gì?

Khái niệm lực ma sát

Ma sát là gì? – Trong vật lý, ma sát là một loại lực cản xuất hiện giữa các bề mặt vật chất chống lại xu hướng thay đổi vị trí tương đối giữa 2 bề mặt. Hay nói đơn giản là các lực cản trở chuyển động của 1 vật tạo ra bởi những vật tiếp xúc với nó và được gọi là lực ma sát.

Động năng giữa các bề mặt của vật trong quá trình chuyển động tương đối đã được lực ma sát chuyển hóa thành 1 dạng năng lượng khác. Và quá trình thay đổi này được tạo ra nhờ sự va chạm giữa những phân tử của các bề mặt tiếp xúc.

Lực ma sát là gì?

Nó tạo ra sự chuyển động nhiệt hoặc thế năng dự trữ trong biến dạng của bề mặt hoặc chuyển động của các electron, chúng được tích lũy một phần thành điện năng hoặc quang năng.

Vậy lực ma sát là gì? – Lực ma sát còn được gọi là lực cản trở chuyển động của 1 vật này so với vật khác. Và nó cũng không phải là một lực cơ bản, chẳng hạn như lực điện từ hay lực hấp dẫn. Vì thế, các nhà khoa học đã tin rằng lực ma sát là kết quả của lực hút điện từ giữa các hạt tích điện có trong 2 bề mặt tiếp xúc.

Công thức tính lực ma sát

Fms = µ.N

Trong đó:

Fms: độ lớn của lực ma sát (N)
µ: là hệ số ma sát
N: áp lực (N)

Phân loại lực ma sát

Theo lý thuyết, có 3 lực ma sát chủ yếu là ma sát trượt, ma sát nghỉ và ma sát lăn.

Lực ma sát trượt là gì?

Lực ma sát trượt sẽ chỉ xuất hiện khi 2 vật thể trượt lên nhau

Lực ma sát trượt xuất hiện khi nào? – Lực ma sát trượt chỉ xuất hiện khi 2 vật thể trượt lên nhau. Và lực ma sát trượt có tác dụng cản trở chuyển động của vật đó lên bề mặt cho tới khi vật đó dừng hẳn.

Đặc điểm của lực ma sát trượt:

Điểm đặt lên vật sát với bề mặt tiếp xúc
Phương song song với bề mặt tiếp xúc
Chiều ngược với chiều chuyển động tương đối so với bề mặt tiếp xúc

Công thức tính lực ma sát trượt:

Fmst = µt.N

Ma sát lăn là gì?

Gần giống với ma sát trượt, lực ma sát lăn là loại lực có tác dụng ngăn cản sự lăn của các vật có hình tròn. Hay các bạn có thể hiểu đơn giản nó là loại lực có tác dụng cản trở chuyển động động lăn.

Độ lớn của lực ma sát lăn sẽ nhỏ hơn tất cả các lực ma sát động khác. Và ma sát lăn thường xuất hiện trong quá trình 1 vật lăn trên 1 vật khác tại thời điểm tiếp xúc và cản trở chuyển động lăn. Lực ma sát lăn có đặc điểm giống như với lực ma sát trượt.

Ma sát nghỉ là gì?

Ma sát nghỉ hay còn được gọi là loại ma sát tĩnh, và là lực xuất hiện giữa 2 vật tiếp xúc mà vật này sẽ có xu hướng chuyển động so với vật còn lại. Tuy nhiên, vị trí tương đối của chúng sẽ không bị thay đổi.

Chẳng hạn như lực ma sát nghỉ ngăn cản 1 vật định trượt trên bề mặt nghiêng. Và hệ số ma sát nghỉ thường được ký hiệu là μt và thường lớn hơn so với hệ số của ma sát động. Lực ban đầu làm cho các vật chuyển động sẽ bị cản trở bởi chính lực ma sát nghỉ.

Lực ma sát nghỉ khiến cho bánh xe khi mới khởi động không lăn nhanh được như khi nó đang chạy. Dù vậy, khi bánh xe chuyển động thì bánh xe vẫn phải chịu tác dụng của lực ma sát động. Vì thế, lực ma sát nghỉ sẽ lớn hơn lực ma sát động.

Đặc điểm của lực ma sát nghỉ:

Giúp cho vật không bị tác dụng bởi lực khác
Giá trị lớn nhất của lực ma sát nghỉ khi vật chuyển động hoặc ma sát nghỉ cực đại phải tính bằng công thức sau:

F = F0kt

Trong đó: F0 là lực mà vật tác dụng lên mặt phẳng

kt: là hệ số ma sát tĩnh

Vai trò và ứng dụng của lực ma sát trong thực tiễn

Ứng dụng của lực ma sát

Nhờ vào đặc điểm và tính chất của mình mà lực ma sát có tác dụng giữ cố định các vật thể trong không gian. Chẳng hạn như giữ đinh trên tường, giúp con người cầm nắm chắc vật thể,…

Trong chuyển động thì lực ma sát giúp vào cua mà không bị trượt ngã

Trong thực tiễn, lực ma sát được dùng trong một số lĩnh vực kỹ thuật như sơn mài, đánh bóng,…

Tuy nhiên, lực ma sát cũng sẽ làm ra sự hao tổn nhiên liệu máy móc và gây ra nhiều điều bất lợi trong thực tiễn của chúng ta. Do đó, các nhà nghiên cứu thường phải tìm ra cách để giảm lực ma sát.

Làm thế nào để giảm lực ma sát?

Lực ma sát tuy được ứng dụng trong cuộc sống rất nhiều, nhưng có rất nhiều điểm bất lợi và con người muốn giảm lực ma sát để giảm thiểu những tác hại do nó đem lại. Vậy làm thế nào để giảm lực ma sát, các bạn hãy thực hiện theo các cách sau:

Chuyển ma sát trượt thành ma sát lăn: Ví dụ như trong ổ bi đó là cách chuyển ma sát trượt thành ma sát lăn, giảm ma sát đáng kể và giảm khả năng bị bào mòn sản phẩm.
Giảm ma sát tĩnh: Khi đoàn tàu mới bắt đầu khởi động thì đầu tàu sẽ bị giật lùi và điều này giúp đầu tàu sẽ kéo từng toa và chỉ chống lực ma sát tĩnh của từng toa chứ không phải là ma sát tĩnh của cả đoàn tàu.
Thay đổi chất liệu/ vật liệu bề mặt: Việc thay đổi chất liệu bề mặt cũng có tác dụng giảm ma sát khá hiệu quả. Chẳng hạn dùng các chất bôi trơn như dầu mỡ đối với cá bề mặt rắn. Điều này sẽ giúp giảm hệ số ma sát, từ đó giảm khả năng hao mòn.

Một số dạng bài tập về lực ma sát

Dạng 1: Tính lực ma sát và hệ số ma sát

VD: Một ô tô có khối lượng 2 tấn chuyển động thẳng đều trên đường. Hệ số ma sát giữa mặt đường với bánh xe là 0.08. Hãy tính lực phát động đặt vào xe.

Lời giải:

Khi xe ô tô chuyển động thẳng đều, nghĩa là:

Fpđ = Fmst = m.N

Fpđ = m.P = m.mg = 0,08.2000.9,8 = 1568 (N)

Dạng 2: Tính quãng đường và thời gian đi được khi có lực ma sát

VD: Một chiếc xe điện đang chạy với vận tốc 36km/h thì bị hãm lại đột ngột. Lúc này, bánh xe không lăn nữa mà chỉ trượt lên đường ray. Vậy xe điện còn đi được bao xa thì dừng lại kể từ thời điểm hãm lại. Biết hệ số ma sát trượt giữa đường ray và bánh xe là 0.2 (lấy g=9.8m/s2).