Lực ma sát là gì? Phân loại và Ứng dụng của lực ma sát vào cuộc sống

Chu Văn An

Ma sát được nhắc đến rất nhiều trong đời sống và khoa học. Vậy bạn đã hiểu rõ ứng dụng của lực ma sát chưa? Hãy cùng tìm hiểu

Mọi người đều biết rằng ma sát được tạo ra để cản trở chuyển động của các bề mặt. Nhưng bạn đã hiểu rõ lực ma sát và ứng dụng của chúng chưa? Hãy cùng Vietchem tìm hiểu chi tiết về các loại ma sát nhé.

1. Ma sát là gì?

Ma sát trong vật lý là lực cản xuất hiện giữa các bề mặt vật chất, nó có xu hướng làm thay đổi vị trí tương đối giữa hai bề mặt. Hay nói một cách đơn giản hơn, đó là lực cản trở chuyển động của một vật, được tạo ra bởi các vật tiếp xúc với nó.

Hình 1: Ma sát xuất hiện khi các bề mặt vật liệu va chạm với nhau

Ma sát sẽ biến đổi động năng của chuyển động tương đối giữa các bề mặt thành năng lượng ở dạng khác. Quá trình này thường xảy ra do sự va chạm giữa các phân tử của hai bề mặt gây ra chuyển động nhiệt hoặc thế năng tích trữ dưới dạng biến dạng bề mặt hoặc chuyển động của các electron. Nó được tích lũy một phần dưới dạng năng lượng điện hoặc năng lượng mặt trời.

Về bản chất, lực ma sát xuất hiện giữa các vật thể trong cuộc sống là lực điện từ, một trong những lực cơ bản của tự nhiên giữa các phân tử và nguyên tử.

2. Có mấy loại lực ma sát

Có ba loại ma sát chính: ma sát trượt, ma sát tĩnh và ma sát săn. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về đặc điểm của từng loại nhé.

2.1. Lực ma sát trượt

Lực ma sát trượt được hiểu là lực sinh ra khi một vật chuyển động trượt trên một bề mặt. Bề mặt này tác dụng lên vật tại điểm tiếp xúc gây ra lực ma sát trượt cản trở chuyển động của vật trên bề mặt đó.

Công thức tính ma sát trượt là

Fmst = µt N

Trong đó:

Fmst: là độ lớn của lực ma sát trượt (N)

µt: là hệ số ma sát trượt

N: là độ lớn của áp suất (phản lực) (N)

Lợi ích của ma sát trượt

• Lực sinh ra giữa má phanh và bánh xe khiến bánh xe quay chậm, cản trở chuyển động quay của bánh xe. Khi đó, mặt đường xuất hiện hiện tượng trượt, giúp xe dừng lại an toàn.

• Dùng để làm phẳng các bề mặt cứng như kim loại hoặc gỗ
• Ở đàn violin, khi cần kéo cọ xát vào dây đàn sẽ xảy ra ma sát trượt giữa chúng, làm cho dây đàn rung lên, từ đó phát ra âm thanh.

Hình 2: Lực ma sát trượt sinh ra giữa bánh xe và má phanh

Tác dụng có hại của ma sát trượt

• Ma sát trượt cản trở chuyển động và làm mòn các bộ phận của máy.
• Vì vậy, các bộ phận của máy luôn được bôi trơn bằng mỡ công nghiệp để hạn chế ma sát trượt khi vận hành máy.

2.2. Lực ma sát nghỉ

Lực ma sát nghỉ là lực xuất hiện khi một vật đứng yên trên bề mặt của một vật khác. Nó xuất hiện khi hai vật tiếp xúc với nhau do có ngoại lực tác dụng lên bề mặt tiếp xúc giúp vật đứng yên tương đối trên bề mặt của vật khác hoặc là một thành phần của ngoại lực nên mặt tiếp xúc tác dụng. làm cho vật có xu hướng chuyển động.

Công thức tính lực ma sát tĩnh:

Trong đó:

+ μn là hệ số ma sát tĩnh

+ N là độ lớn của phản lực (N)

Hình 3: Lực ma sát nghỉ xảy ra khi một vật nằm trên một vật khác

2.3. Lực ma sát lăn

Lực ma sát lăn ngăn cản sự lăn của các vật hình tròn, hay nói cách khác là lực cản đối với chuyển động lăn nhỏ hơn các lực ma sát động khác.

Độ lớn của lực ma sát lăn:

Fmsl = μl.N

Trong đó:

+ μl là hệ số ma sát lăn

+ N là độ lớn của phản lực (N)

Hình 4: Lực ma sát lăn

3. Tác dụng của ma sát

Trong cuộc sống hằng ngày chúng ta rất dễ gặp phải xích mích. Loại lực này được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, cụ thể:

• Giúp giữ đồ vật cố định trong không gian, giúp chúng ta cầm đồ vật trên tay hay đóng đinh vào tường.
• Nó giúp xe di chuyển không bị trượt khi đi vào các khúc cua.
• Đóng vai trò là động lực làm cho vật chuyển động. Ví dụ, khi ô tô chuyển từ trạng thái đứng yên sang chuyển động, lực đẩy do động cơ tạo ra sẽ làm quay các tua-bin rồi truyền lực tới các bánh xe.
• Dùng trong chế biến đồ thủ công để làm sáng bề mặt.
• Ứng dụng làm chậm các phương tiện di chuyển trên Trái Đất. Động năng của xe được chuyển hóa thành nhiệt năng và một phần động năng của Trái đất.
• Tạo ra năng lượng nhiệt, nó được sử dụng để đánh lửa trong đá lửa. Đây được cho là công cụ giúp tạo ra lửa của người tiền sử.

4. Cách tăng giảm lực ma sát

4.1. Làm thế nào để tăng ma sát

Ma sát xuất hiện trong nhiều tình huống như ma sát giữa bánh xe và mặt đường, giữa đế giày và mặt đất, khi chúng ta cầm một vật. Ma sát có thể có lợi trong nhiều tình huống. Để tăng ma sát, chúng ta có thể tăng áp lực giữa các bề mặt tiếp xúc, tăng độ nhám của bề mặt (ví dụ bằng cách tạo thêm vết cắt trên lốp xe hoặc đế giày), hoặc thậm chí rải cát lên đó. mặt đường trơn trượt.

4.2. Làm thế nào để giảm ma sát

• Chuyển ma sát trượt thành ma sát lăn, giúp giảm đáng kể ma sát trong các hệ thống cơ khí.
• Giảm ma sát tĩnh, chẳng hạn, trước đây khi tàu khởi động, đầu máy sẽ bị đẩy lùi, tạo ra một khoảng trống giữa các toa tàu trước khi chuyển động về phía trước. Tác động này giúp đầu máy kéo từng toa tàu một, chỉ phải chịu lực ma sát tĩnh của từng toa một lúc.
• Việc thay đổi bề mặt ngoài việc sử dụng chất bôi trơn như dầu mỡ, bột than chì giữa các bề mặt rắn có tác dụng làm giảm hệ số ma sát.

5. Bài tập liên quan đến ma sát

Bài 1: Lực ma sát nghỉ xuất hiện khi:

A. Có ngoại lực tác dụng lên vật. Ngoại lực này có xu hướng làm cho vật chuyển động và đủ để thắng lực ma sát.

B. Có nội lực tác dụng lên vật. Nội lực này có xu hướng làm cho vật chuyển động nhưng không đủ để thắng được lực ma sát.

C. Có ngoại lực tác dụng lên vật. Ngoại lực này có xu hướng làm cho vật chuyển động nhưng không đủ để thắng được lực ma sát.

D. Có nội lực tác dụng lên vật. Nội lực này có xu hướng làm cho vật chuyển động và đủ sức thắng được lực ma sát.

Giải pháp

Lực ma sát nghỉ chỉ xuất hiện khi có ngoại lực tác dụng lên vật. Ngoại lực này có xu hướng làm cho vật chuyển động nhưng không đủ để thắng được lực ma sát.

Đáp án: C

Bài 2: Một hộp có khối lượng 50kg được đẩy theo phương ngang với một lực 150N. Hệ số ma sát giữa thùng và sàn là 0,35. Lấy g = 10m/s2. Hỏi: Cái hộp có chuyển động không? Lực ma sát tác dụng lên thùng là bao nhiêu?

A. thùng di chuyển. Lực ma sát tác dụng lên thùng là 175N.

B. thùng di chuyển. Lực ma sát tác dụng lên thùng là 170N.

C. thùng không di chuyển. Lực ma sát tĩnh tác dụng lên hộp là 175N.

D. thùng không di chuyển. Lực ma sát tĩnh tác dụng lên hộp là 150N.

Giải pháp

Lực ma sát tác dụng lên thùng là:

→ Fms = μN = μmg = 0,35,50,10 = 175N

Nhận thấy lực ma sát tác dụng lên thùng lớn hơn lực đẩy của người đẩy thùng nên thùng không chuyển động.

Đáp án: C

Như vậy các bạn vừa học xong về ma sát cũng như biết ứng dụng của nó. Chúc các bạn làm bài thi tốt và hiểu được bản chất của ma sát.