Tổng Hợp Các Loại Lực Ma Sát Và ứng Dụng Của Lực Ma Sát Trong đời Sống

Ma sát là một khái niệm quen thuộc chỉ có trong vật lý nhưng chúng ta cũng nghe nói về nó trong cuộc sống hàng ngày. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ lực ma sát là gì, ứng dụng của nó và những tác hại mà lực ma sát có thể gây ra. Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về lực ma sát.

Lực ma sát là gì?

Trong vật lý, lực ma sát là lực cản giữa các bề mặt tiếp xúc của vật chất có khả năng chống lại xu hướng dịch chuyển hoặc thay đổi vị trí tương đối giữa hai bề mặt. Nói cách khác, ma sát là lực chống lại chuyển động của các vật thể khi chúng tiếp xúc với một bề mặt hoặc một vật thể khác.

Ma sát có tác dụng biến đổi động năng của chuyển động tương đối giữa các bề mặt khác nhau thành các dạng năng lượng khác. Sự truyền năng lượng thường xảy ra do va chạm phân tử của hai hay nhiều bề mặt.

Lực ma sát trượt

Lực ma sát trượt là gì?

Lực ma sát sinh ra khi một vật trượt trên một mặt phẳng khác gọi là lực ma sát trượt.

Ví dụ về lực ma sát trượt

Một số ví dụ về ma sát trượt là:

• Trong cuộc sống: xích mích xảy ra khi chúng ta phá vỡ chu trình. Khi đó, lực ma sát giữa vành xe và má phanh sẽ tạo ra lực ma sát trượt và làm cho bánh xe trượt trên đường.

• Ở đàn vi-ô-lông: Khi cọ xát với đàn và dây đàn, giữa chúng sẽ có lực ma sát làm cho dây dao động phát ra âm thanh.

• Trong lĩnh vực cơ khí: các bộ phận bên trong máy móc trượt lên nhau gây ra lực ma sát, có tác dụng vận hành máy móc.

Đặc điểm của lực ma sát trượt

Lực ma sát có các tính chất sau:

• Lực sinh ra ở mặt tiếp xúc của các vật trượt lên nhau hoặc lên bề mặt khác

• Lực ma sát ngược chiều với vận tốc

• Độ lớn của lực ma sát tỉ lệ với độ lớn của áp suất

Độ lớn lực ma sát trượt phụ thuộc vào những yếu tố nào?

Qua thí nghiệm người ta rút ra kết luận: độ lớn của lực ma sát trượt không phụ thuộc vào vận tốc và diện tích tiếp xúc của vật mà nó phụ thuộc vào điều kiện (cứng, khô, trơn…) và vật liệu. Hai bề mặt tiếp xúc.

Hệ số ma sát trượt

Tỉ số giữa độ lớn của áp suất và độ lớn của lực ma sát trượt gọi là hệ số ma sát trượt. Dấu hiệu:

Bằng chứng là, hệ số ma sát phụ thuộc vào các yếu tố sau: tình trạng của hai bề mặt tiếp xúc và loại vật liệu. Hệ số ma sát trượt dùng để tính độ lớn của lực ma sát trượt.

Công thức:

Công thức ma sát trượt

Bên trong là:

Lực ma sát động

Ma sát động xảy ra khi một vật chuyển động so với vật khác và xảy ra ma sát giữa chúng.

Hệ số ma sát động nhỏ hơn hệ số ma sát nghỉ. Ma sát động cũng được phân thành 3 loại:

• Ma sát trượt

• ma sát nhớt

• Ma sát lăn

Lực ma sát trượt

Ma sát trượt là lực xuất hiện khi hai vật trượt qua nhau và lực đó ngăn không cho vật trượt (di chuyển) thêm nữa.

Lực ma sát nhớt

Ma sát nhớt xảy ra khi có sự tương tác giữa chất lỏng (hoặc khi) và vật rắn. Ma sát nhớt xảy ra không chỉ do lực ma sát mà còn xảy ra khi lực ma sát vuông góc với tiếp tuyến của mặt tiếp xúc hoặc khi một lực vuông góc với mặt tiếp xúc.

Ma sát lăn đóng vai trò quan trọng góp phần tạo ra lực ma sát nhớt (điều này đặc biệt quan trọng khi vận tốc của vật thể đủ cao). Lưu ý rằng trong một số trường hợp, lực này có thể nâng vật lên.

Ma sát lăn

Lực ma sát lăn là lực sinh ra khi một vật lăn trên bề mặt của một vật khác. Ví dụ: bánh xe, vật tròn, vật hình trụ,… Lực ma sát lăn rất nhỏ so với lực ma sát trượt. Giá trị lực ma sát lăn điển hình là 0,001.

Vì vậy, để giảm tác hại của lực ma sát trượt, người ta có thể tìm ra cách làm xuất hiện lực ma sát lăn thay cho lực ma sát trượt. Ví dụ điển hình nhất về lực ma sát lăn trong cuộc sống là chuyển động của các bánh xe trên đường.

Năng lượng ma sát ở phần còn lại

Lực ma sát nghỉ là gì?

Lực ma sát nghỉ (còn gọi là ma sát tĩnh) là lực xuất hiện giữa hai hay nhiều vật tiếp xúc với nhau và chuyển động tương đối với nhau nhưng không thay đổi vị trí tương đối của chúng.

Khi ta tác dụng một lực lên một vật song song với mặt tiếp xúc, vật chưa chuyển động thì mặt tiếp xúc tiếp xúc với vật, lực ma sát tĩnh bằng ngoại lực.

Ví dụ về ma sát nghỉ

Trong cuộc sống:

• Xe đỗ trên dốc đứng vẫn có thể chịu được lực ma sát tĩnh.

• Lực ma sát giữa mặt đường và chân giúp chúng ta đứng dậy khỏi bị ngã.

• Trong siêu thị, người ta có thể đứng trên thang máy chuyển động lên dốc (xuống dốc) nhờ lực ma sát nghỉ.

Trong kỹ thuật: Người ta áp dụng lực ma sát nghỉ trên các băng tải trong nhà máy. Nhờ đó, các sản phẩm như xi măng, bao đường, hàng hóa… có thể di chuyển dọc theo băng chuyền mà không bị trượt, đổ.

Tính chất của lực ma sát ở phần còn lại

Lực ma sát tĩnh có các tính chất sau:

• Điểm đặt lực tại vật (gần mặt tiếp xúc hơn).

• Phương của lực song song với mặt tiếp xúc.

• Lực ma sát tĩnh ngược với lực tác dụng lên vật khi vật đứng yên.

• Lực ma sát tĩnh bằng độ lớn của lực tác dụng lên vật.

Ghi chú:

• Khi vật trượt thì lực ma sát trượt nhỏ hơn lực ma sát nghỉ cực đại.

• Khi một vật chịu tác dụng của lực ma sát không đổi thì vật không chịu tác dụng của các lực khác.

Độ lớn của lực ma sát nghỉ

Lực ma sát tĩnh bằng độ lớn của lực tác dụng lên vật. Lực ma sát có độ lớn cực đại ở trạng thái nghỉ ngay khi vật bắt đầu chuyển động. Giá trị cực đại của lực ma sát nghỉ được xác định theo công thức:

Xem thêm: Những điều bạn cần biết về lực hấp dẫn và định luật vạn vật hấp dẫn

Ứng dụng của lực ma sát trong đời sống

Mâu thuẫn luôn có trong tự nhiên, xảy ra xung quanh con người nhưng có thể chúng ta không để ý. Ứng dụng của lực ma sát rất rộng rãi, phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau:

• Ma sát giúp các phương tiện đang di chuyển tránh bị trượt trên các đoạn đường cong hoặc trơn trượt.

• Lực ma sát có tác dụng giữ cho vật và người ổn định trên Trái đất và trong không gian.

• Lực ma sát giúp chúng ta cầm một vật trên tay dễ dàng hơn. Việc giữ chiếc đinh trên tường là do lực ma sát…

• Va chạm có khả năng sinh nhiệt nên được sử dụng cho mục đích đánh lửa hoặc dùng trong đá lửa. Ngoài ra, theo một số giả thuyết, vào thời tiền sử, nó còn được sử dụng như một phương tiện tạo ra lửa.

• Lực ma sát còn được coi là động lực giúp vật chuyển động. Ví dụ, khi ô tô chuyển từ vị trí đứng yên sang vị trí chuyển động, lực đẩy do động cơ tạo ra sẽ làm quay các tua-bin và truyền lực tới các bánh xe.

• Ma sát được sử dụng trong quá trình phanh, làm giảm tốc độ của phương tiện di chuyển trên mặt đất.

• Ma sát cũng được sử dụng để thay đổi hình dạng bề mặt trong nhiều lĩnh vực như sơn mài, đánh bóng, mài gương, v.v.

Một số cách giảm ma sát

Lực ma sát có nhiều ứng dụng trong đời sống. Tuy nhiên, nó cũng có một số tác hại như mài mòn bề mặt, cản trở chuyển động, sinh nhiệt dễ gây cháy nổ. Vì vậy, người ta tìm mọi cách để giảm lực ma sát nhằm hạn chế tình trạng trên. Những tình huống xấu có thể xảy ra.

• Chuyển đổi ma sát trượt thành ma sát lăn: Lấy ví dụ như vòng bi bánh xe – đây là một ví dụ về chuyển đổi ma sát trượt thành ma sát lăn, giúp giảm đáng kể ma sát và giảm khả năng mài mòn trục.

• Giảm ma sát tĩnh: Ví dụ khi tàu chạy, đầu máy thường lùi lại. Điều này giúp đầu máy kéo từng toa và chỉ phải đối phó với ma sát tĩnh của từng toa chứ không phải ma sát tĩnh của cả đoàn tàu.

• Thay đổi vật liệu/bề mặt tiếp xúc: Thay đổi đặc tính bề mặt có thể giúp giảm ma sát. Ví dụ, đối với bề mặt rắn, bôi trơn bề mặt bằng chất bôi trơn như dầu, mỡ. Điều này có tác dụng làm giảm hệ số ma sát, giảm khả năng mài mòn và giảm sinh nhiệt

• Giảm tải trọng: Vì lực ma sát tỉ lệ với pháp tuyến tác dụng lên vật nên nó tỉ lệ với trọng lượng của vật. Do đó, giảm tải bằng cách giảm trọng lượng hoặc áp lực lên vật thể giúp giảm lực ma sát.

Phần kết:

Monkey đã cập nhật đầy đủ các kiến ​​thức cần thiết liên quan đến chủ đề lực ma sát. Hi vọng qua bài soạn các em học tập tốt và biết cách vận dụng có hiệu quả những kiến ​​thức lý thuyết đã học vào thực tế.