Lực ma sát là gì ?

Lực ma sát là gì ? Khi học cấp 3 chúng ta đã từng biết đến lực ma sát trong sách vật lí lớp 10.  Chúng ta biết rằng mọi vận chuyển động điều tạo ra lực ma sát. Nhờ có lực ma sát mà chuyển động sẽ khó hơn và nó cũng giúp cho chuyển động được điều khiển dễ dàng hơn. Chúng ta cùng tìm hiểu về Lực Ma Sát bao gồm những dạng nào ? và cách thức lực ma sát được tạo ra.

Lực ma sát là gì ? 

Ma sát trong vật lý được khái niệm là một loại lực cản xuất hiện giữa các bề mặt vật chất, chống lại xu hướng thay đổi vị trí tương đối giữa hai bề mặt. Nói một cách đơn giản hơn thì khi các lực cản trở chuyển động của một vật, tạo ra bởi vật tiếp xúc với nó được gọi là lực ma sát.

Lực ma sát làm chuyển hóa động năng của chuyển động tương đối giữa các bề mặt thành năng lượng ở dạng khác. Việc chuyển hóa năng lượng xảy ra khi phân tử của hai bề mặt gây ra chuyển động nhiệt hoặc thế năng dự trữ trong biến dạng của bề mặt hay chuyển động của các electron, dần tích lũy một phần thành điện năng hoặc quang năng. Theo như các trường hợp thực tế, thì động năng của các bề mặt được chuyển hóa chủ yếu thành nhiệt năng.

Phân loại lực ma sát gồm những dạng nào ?

1. Lực Ma sát trượt

• Lực ma sát trượt xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi vật chuyển động trượt trên một bề mặt.
• Lực ma sát trượt có hướng ngược hướng với vận tốc, làm cản trở chuyển động của vật.

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.

Công thức : F_mst = µ_. N

Trong đó:

• F_mst : 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

Công thức : μt=Fmst/N.

Hệ số ma sát trượt phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc

( xem thêm:  cách chuyển độ C sang độ F )

2. Ma sát nghĩ

Ma sát nghỉ còn được gọi với tên gọi khác là ma sát tĩnh. Khi ta tác dụng vào một vật một lực song song với bề mặt tiếp xúc mà vật chưa di chuyển, thì mặt tiếp xúc đã tác dụng lên vật đó một lực ma sát nghỉ cân bằng với ngoại lực. Lực ma sát nghỉ chỉ xuất hiện khi vật nằm yên trên bề mặt vật khác.

– Lực ma sát nghỉ xuất hiện khi một vật nằm yên trên bề mặt vật khác.

* Đặc điểm của lực ma sát nghỉ:

– Lực ma sát nghỉ có:

+ Điểm đặt lên vật (sát bề mặt tiếp xúc).

+ Phương song song với 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) hoặc chiều chuyển động của vật.

– Khi lực tác dụng song song với mặt tiếp xúc lớn hơn một giá trị nào đó thì vật sẽ trượt.

 

• max = $F_{mst}$
• Vai trò: Lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực phát động giúp các vật chuyển động.

Vật sẽ chuyển động khi lực tác dụng song song với mặt tiếp xúc lớn hơn một giá trị nào đó. Như vậy: F_msn max = F_mst. Lực ma sát nghỉ cực đại xấp xỉ bằng với lực của ma sát trượt.

Một ví dụ khác được đưa ra, lực ma sát nghỉ khi ngăn cản khiến cho bánh xe khi mới khởi động lăn không nhanh được như khi nó đang chạy. Mặc dù vậy khi bánh xe đang chuyển động, bánh xe vẫn chịu tác dụng của lực ma sát động, cho nên lực ma sát nghỉ > 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

3. Ma sát động 

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

Ứng dụng của lực ma sát trong đời sống

Trong đời sống luôn có lực ma sát tồn tại, nó vừa có ích vừa có hại.

• 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 xe đi không bị trượt, duy chuyển dễ dàng khi vào cua.
• Lực ma sát còn giữ vai trò là lực phát động làm cho vật chuyển động.
• Dùng để đánh bóng, tẩy rửa, gia công kim loại..
• Giúp các vật thể cũng như mọi chuyển động có hành trình dễ dàng.

Cách giảm lực ma sát

Lực ma sát tuy có ứng dụng nhiều trong cuộc sống nhưng có nhiều điểm bất lợi và con người luôn muốn giảm ma sát để giảm thiểu tác hại.

Chuyển ma sát trượt thành ma sát lăn. Chẳng hạn như trong ổ bi đó là chuyển ma sát trượt thành ma sát lăn, giảm ma sát đáng kể, giảm khả năng bị bào mòn.

Làm giảm ma sát tĩnh: đoàn tàu hỏa khi khởi động thông thường đầu tàu sẽ bị giật lùi, điều này sẽ giúp đầu tàu kéo từng toa và chỉ chống lực ma sát tĩnh từng toa chứ không phải là ma sát tĩnh của cả đoàn tàu.

Thay đổi bề mặt vật liệu/chất liệu: thay đổi bề mặt sẽ giúp giảm ma sát. Ví dụ dùng các chất bôi trơn như dầu mỡ đối với các bề mặt rắn. Điều này sẽ giúp giảm hệ số ma sát giảm khả năng bị bào mòn.

==> Tìm hiểu thêm: Cơ năng là gì 

Nguồn : Internet