Lực ma sát là lực cản trở chuyển động của vật này so với vật khác. Lực ma sát xuất hiện giữa bề mặt tiếp xúc của hai vật và phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc, độ lớn của áp lực, không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật.
Lực ma sát trượt
Lực ma sát trượt là lực ma sát sinh ra khi một vật chuyển động trượt trên một bề mặt, thì bề mặt tác dụng lên vật tại chỗ tiếp xúc một lực ma sát trượt, cản trở chuyển động của vật trên bề mặt đó.
Đặc điểm của lực ma sát trượt
- Điểm đặt lên vật sát bề mặt tiếp xúc.
- Phương song song với bề mặt tiếp xúc.
- Chiều ngược chiều với chiều chuyển động tương đối so với bề mặt tiếp xúc.
Độ lớn: \[F_{mst}=\mu N\]
Trong đó:
\[F_{mst}\]: độ lớn của lực ma sát trượt [N]
\[\mu\]: hệ số ma sát trượt
N: Độ lớn áp lực [phản lực] [N]
Định nghĩa về lực ma sát nghỉ
Lực ma sát nghỉ là lực ma sát xuất hiện khi một vật nằm yên trên bề mặt vật khác.
Đặc điểm của lực ma sát nghỉ
- Điểm đặt lên vật sát bề mặt tiếp xúc.
- Phương: song song với bề mặt tiếp xúc.
- Chiều: ngược chiều với lực [hợp lực] của ngoại lực[các ngoại lực và thành phần của ngoại lực song song với bề mặt tiếp xúc \[\overrightarrow{F}_{t}\] hoặc xu hướng chuyển động của vật.
- Độ lớn của lực ma sát nghỉ : \[F_{msn}\]
Trong đó:
\[F_{t}\]: độ lớn của ngoại lực [thành phần ngoại lực] song song với bề mặt tiếp xúc \[\mu _{n}\]
\[F_{msn}\]: Độ lớn lực ma sát nghỉ [N]
Lực ma sát nghỉ cực đại
\[F_{msn Max}=\mu _{n}N\] [\[\mu _{n}>\mu _{t}\]]
Trong đó:
\[F_{msn Max}\]: lực ma sát cực đại [N]
\[\mu _{n}\]: hệ số ma sát nghỉ
\[\mu _{t}\]: hệ số ma sát trượt
Chú ý:
Trường hợp nhiều lực tác dụng lên vật thì \[F_{t}\] là độ lớn của hợp lực các ngoại lực và thành phần của ngoại lực song song với bề mặt tiếp xúc.
\[\vec{F_{t}}=\sum_{i=1}^{n} \vec{F_{it}}\]
Lực nội ma sát của chất lỏng
Lực nội ma sát của chất lỏng là lực cản trở giữa những lớp chuyển động của một chất lỏng, nó còn được gọi là lực nhớt.
Chất lỏng càng nhớt thì càng đặc. Vì thế mật ong có lực ma sát nhớt lớn hơn nước.
Công thức tính lực ma sát nhớt:
\[F=\eta \frac{dv}{dx}\Delta S\]
Trong đó:
\[\eta\] là hệ số ma sát nhớt hay độ nhớt của chất lỏng, phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng và nhiệt độ.
v là vận tốc chuyển động của lớp chất lưu chuyển [m/s]
x là quãng đường chuyển động của lớp chất lưu chuyển[m]
\[\Delta S\] là diện tích của hai lớp chất lỏng sát nhau [\[m^{2}\]]
>> Xem thêm: Định nghĩa lực là gì?
Trên đây là bài viết về Định nghĩa về lực ma sát, lực ma sát trượt, ma sát nghỉ trong vật lý. Nếu có bất kì thắc mắc hay ý kiến đóng góp các bạn để lại bình luận bên dưới nha. Cảm ơn các bạn ^^ Nếu thấy hay thì chia sẻ nhé lực ma sát động.
Khi vật chịu tác động của lực ma sát nghỉ sẽ không bị ảnh hưởng bởi các lực khác.
Giá trị lớn nhất của lực ma sát nghỉ, khi vật bắt đầu chuyển động, hay ma sát nghỉ cực đại được tính bằng công thức:
F = F0kt
với:
kt: là hệ số ma sát tĩnh.
F0: là lực tác dụng mà vật tác dụng lên mặt phẳng
Ma sát động là loại ma sát xuất hiện khi một vật chuyển động so với vật còn lại và có sự cọ xát giữa chúng. Hệ số của ma sát động < hệ số ma sát nghỉ. Ma sát động cũng được chia thành 3 loại khác nhau.
- Ma sát trượt: xuất hiện khi hai vật thể trượt trên nhau, lực sẽ cản trở làm cho vật đó không trượt được nữa.
- Ma sát nhớt: là sự tương tác giữa một vật thể rắn và một chất lỏng hoặc khí. Lực ma sát nhớt không chỉ xuất hiện do sự cọ sát mà còn có thể tạo ra khi lực ma sát có phương trùng với tiếp tuyến của bề mặt tiếp xúc giống như lực ma sát, mà chúng còn có thể xuất hiện khi có lực vuông góc với bề mặt tiếp xúc.
- Ma sát lăn: là lực cản ngăn lại sự lăn của một bánh xa hay một vật có dạng hình tròn trên một mặt phẳng bởi sự biến dạng của vật thể và bề mặt, hoặc cũng có thể là một trong hai. Lực ma sát lăn nhỏ hơn các lực ma sát động khác và có hệ số ma sát có giá trị là 0,001.
Lực ma sát trượt sinh ra khi vật chuyển động trượt trên một bề mặt. Khi đó, tại chỗ tiếp xúc, bề mặt tác dụng lên vật một lực ma sát trượt, làm cản trở vật chuyển động trên bề mặt. Phụ thuộc vào tính chất vật liệu và tình trạng của 2 bề mặt tiếp xúc, độ lớn của áp lực, không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật.
Đặc điểm của vec tơ lực ma sát trượt:
- Điểm đặt: Tại vật và sát hai mặt tiếp xúc.
- Phương: Song song so với bề mặt mà vật tiếp xúc.
- Chiều: Ngược chiều động tương đối so với bề mặt tiếp xúc.
Ta có biểu thức: Fmst = µ. N
Trong đó:
- Fmst : độ lớn của lực ma sát trượt [N]
- µ : hệ số ma sát trượt
- N: Độ lớn áp lực [N]
Hệ số ma sát trượt: là hệ số tỉ lệ giữa độ lớn của lực ma sát và độ lớn của áp lực. Kí hiệu: μ
Biểu thức: μt=Fmst/N.
Hệ số ma sát trượt phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc.
Hệ số ma sát không phải là một đại lượng có đơn vị, hệ số ma sát biểu thị tỉ số của lực ma sát nằm giữa hai vật trên lực tác dụng đồng thời lên chúng. Hệ số ma sát phụ thuộc vào chất liệu làm nên vật, ví dụ: nước đá trên thép có hệ số ma sát thấp, cao su trên mặt đường có hệ số ma sát lớn,…
Các hệ số ma sát có thể nằm trong khoảng từ 0 cho đến một giá trị lớn hơn 1. Ví dụ: trong điều kiện tốt, lốp xe trượt trên bê tông có thể tạo ra một hệ số ma sát với giá trị là 1,7.
Dưới đây là bảng giá trị hệ số ma sát của một số vật liệu phổ biến:
Lực ma sát luôn diễn ra trong tự nhiên xung quanh chúng ta nhưng có thể chúng ta luôn không để ý tới. Ngày nay lực ma sát cũng được áp dụng cho nhiều lĩnh vực và ứng dụng khác nhau.
- Lực ma sát giữ các vật thể đứng yên trong không gian, giúp con người cầm nắm một vật trên tay, đinh được giữ trên tường,…
- Giúp cho xe đang di chuyển không bị trượt bánh trong những khúc cua.
- Lực ma sát còn giữ vai trò là lực phát động làm cho vật chuyển động. Ví dụ: khi xe đang chuyển từ trạng thái đứng yên sang di chuyển, lực đẩy mà động cơ sinh ra sẽ làm quay các tuabin rồi truyền lực tới các bánh xe.
- Lực ma sát còn được sử dụng để làm biến dạng các bề mặt trong một số lĩnh vực như đánh bóng, sơn mài, mài gương,…
- Lực ma sát được ứng dụng trong việc hãm tốc độ phương tiện giao thông di chuyển trên Trái Đất. Động năng của phương tiện chuyển thành nhiệt năng và 1 phần động năng của Địa cầu.
- Lực ma sát sinh ra nhiệt năng nên nó được ứng dụng để đánh lửa hay dùng trong đá lửa. Ngoài ra, theo một số giả thuyết thì nó còn được dùng để làm công cụ tạo lửa của người tiền sử
Bên cạnh những lợi ích mà lực ma sát mang lại, nhưng đôi khi chúng cũng mang lại những bất lợi trong thực tế:
- Ngăn cản các chuyển động làm thất thoát năng lượng.
- Mài mòn hệ thống cơ học khiến nó bị biến dạng vượt ngưỡng cho phép của thiết kế.
- Lực ma sát sinh ra nhiệt năng làm biến chất hoặc nóng chảy vật liệu.
Trong các trường hợp như vậy, có thể áp dụng các phương pháp làm giảm ma sát liệt kê dưới đây
- Chuyển ma sát trượt thành ma sát lăn, giúp giảm ma sát đáng kể trong các hệ thống cơ học.
- Giảm ma sát tĩnh, lấy ví dụ đơn giản đối với các đoàn tàu hỏa trước đây, khi khởi động, đầu tàu được đẩy giật lùi, tạo khe hở giữa các toa tàu, trước khi tiến. Động tác này giúp đầu tàu kéo từng toa tàu một, chỉ phải chống lại lực ma sát tĩnh của mỗi toa một lúc.
- Thay đổi bề mặt, việc sử dụng các chất bôi trơn, như dầu mỡ hay bột than chì, giữa các bề mặt rắn có tác dụng giảm hệ số ma sát.
Hy vọng qua bài viết này sẽ giúp bạn hiểu hơn về Lực ma sát là gì? để vận dụng trong cuộc sống nhé.
>>> Xem thêm: Thanh ray là gì? Cấu tạo và ứng dụng