Lực ma sát là gì, xuất hiện khi nào? Có mấy loại lực ma sát?

Lực ma sát là một khái niệm vô cùng quen thuộc, không chỉ xuất hiện trong bộ môn Vật Lý, mà chúng ta còn được nghe đến trong đời sống thường ngày. Tuy nhiên, không phải ai cũng có thể hiểu rõ lực ma sát là gì, lực ma sát xuất hiện khi nào và lực ma sát có tác dụng gì. Bài viết sau đây sẽ giúp các em hiểu rõ có mấy loại lực ma sát, hãy chú ý theo dõi nhé.

Lực ma sát là gì?

Trong Vật lý học, lực cản xuất hiện ở các bề mặt tiếp xúc của vật chất, có khả năng chống lại xu hướng chuyển động hoặc làm thay đổi vị trí tương đối giữa hai bề mặt được gọi là lực ma sát. Nói cách khác, lực ma sát chính là lực làm cản trở chuyển động của các vật khi chúng tiếp xúc với một bề mặt hay một vật khác.

Lực ma sát
Lực ma sát

Lực ma sát chuyển hóa động năng của các chuyển động tương đối giữa các bề mặt khác nhau thành các dạng năng lượng khác ban đầu. Việc chuyển hóa năng lượng thường xảy ra do có sự va chạm giữa phân tử của hai bề mặt. Để biết có bao nhiêu lực ma sát, hãy tìm hiểu cụ thể trong phần tiếp theo của bài viết.

Lực ma sát trượt

Lực ma sát trượt là gì?

Lực ma sát xuất hiện khi mà một vật trượt trên bề mặt của một vật khác sẽ được gọi là lực ma sát trượt. Vậy thì lực ma sát trượt xuất hiện khi nào?

Lực ma sát trượt
Lực ma sát trượt

Lực ma sát trượt ví dụ

Một số ví dụ về lực ma sát trượt có thể nhắc đến là:

  • Trong đời sống: Lực ma sát sẽ xuất hiện khi chúng ta phanh xe đạp. Lúc đó, lực ma sát giữa vành xe và hai má phanh chính là lực ma sát trượt đồng thời làm cho bánh xe trượt trên mặt đường.
  • Ở bộ môn đàn Violin: Khi cọ xát vĩ cầm với dây đàn thì sẽ xuất hiện lực ma sát giữa chúng có tác dụng làm dây đàn dao động phát ra âm thanh.
  • Trong lĩnh vực kỹ thuật: Các chi tiết bên trong máy khi trượt lên nhau làm xuất hiện lực ma sát, sẽ có tác dụng vận hành máy móc.

Đặc điểm của lực ma sát trượt

Lực ma sát trượt xuất hiện các đặc điểm sau:

  • Lực xuất hiện ở mặt tiếp xúc của các vật đang trượt lên nhau hoặc một bề mặt khác.
  • Lực ma sát trượt theo hướng ngược với vận tốc.
  • Độ lớn của lực ma sát trượt tỉ lệ thuận với độ lớn của áp lực.
  • Thông qua các thí nghiệm, người ta đã rút ra được kết luận: Lực ma sát trượt có độ lớn không phụ thuộc vào tốc độ và diện tích, nó phụ thuộc và tình trạng nhám, khô, trơn,… và vật liệu 2 mặt tiếp xúc.

Hệ số ma sát trượt

Hệ số tỉ lệ giữa độ lớn của áp lực và độ lớn của lực ma sát trượt gọi là hệ số ma sát trượt.

Kí hiệu: µ

Công thức để tính lực ma sát trượt:

Fmst = µ.N

Trong đó:

  • Fmst: độ lớn của lực ma sát.
  • t: hệ số ma sát.
  • N: áp lực lên mặt tiếp xúc.

Lực ma sát động

Lực ma sát động xuất hiện khi một vật đang chuyển động so với vật còn lại, xảy ra sự cọ xát giữa chúng.

Lực ma sát động
Lực ma sát động

Hệ số của ma sát động nhỏ sẽ hơn hệ số ma sát nghỉ. Lực ma sát động cũng được phân thành 3 loại khác nhau:

Lực ma sát trượt

Ma sát trượt là lực xuất hiện khi hai vật thể trượt lên nhau, lực sẽ cản trở làm cho vật đó không trượt được nữa.

Lực ma sát nhớt

Lực ma sát nhớt xuất hiện khi có sự tương tác giữa chất lỏng và một vật thể rắn. Sự xuất hiện của lực ma sát nhớt không chỉ do sự cọ sát mà còn có thể được tạo ra khi mà lực ma sát theo phương trùng với tiếp tuyến của bề mặt tiếp xúc hoặc khi một lực có phương nằm vuông góc với bề mặt tiếp xúc.

Ma sát lăn góp có vai trò đáng kể trong việc tạo ra ma sát nhớt. Lưu ý rằng trong một số trường hợp, lực này có khả năng nâng vật thể lên cao.

Lực ma sát lăn

Lực ma sát lăn là gì? Lực ma sát lăn xuất hiện khi một vật nào đó lăn trên bề mặt vật khác. Lực ma sát lăn có độ lớn nhỏ so với lực ma sát trượt.

Để giảm thiểu các tác hại của lực ma sát trượt, người ta có thể tìm cách làm xuất hiện lực ma sát lăn thay vì ma sát trượt. Ví dụ về lực ma sát lăn điển hình nhất trong đời sống chính là sự di chuyển của các bánh xe trên đường.

Lực ma sát nghỉ

Lực ma sát nghỉ
Lực ma sát nghỉ

Lực ma sát nghỉ là gì?

Ma sát nghỉ (tên gọi khác là ma sát tĩnh) là lực xuất hiện giữa hai hoặc nhiều vật tiếp xúc. Vật này sẽ có xu hướng chuyển động so với vật còn lại nhưng lại chưa thay đổi vị trí tương đối.

Khi ta tác dụng một lực vào vật mà lực này có phương nằm song song với bề mặt tiếp xúc nhưng vật chưa chuyển động thì bề mặt đã tiếp xúc lên vật một lực ma sát nghỉ cân bằng với ngoại lực.

Ví dụ về lực ma sát nghỉ

Trong đời sống:

  • Xe được đậu ở những đoạn đường dốc vẫn có thể nằm yên là nhờ có lực ma sát nghỉ.
  • Ma sát nghỉ giữa mặt đường và chân giúp chúng ta đứng vững mà không bị ngã.
  • Trong siêu thị, người ta có thể đứng trên thang máy cuốn di chuyển là nhờ lực ma sát nghỉ.
  • Trong kỹ thuật: Người ta ứng dụng lực ma sát nghỉ trên các băng chuyền, nhờ đó mà các sản phẩm như xi măng, hàng hóa… có thể di chuyển cùng với băng chuyền mà không hề bị rơi rớt.

Đặc điểm của lực ma sát nghỉ

Lực ma sát nghỉ có các đặc điểm sau:

  • Điểm đặt của lực đặt tại vật (phần sát với bề mặt tiếp xúc).
  • Phương của lực nằm ở phương song song so với bề mặt tiếp xúc.
  • Lực ma sát nghỉ ngược chiều với lực được tác dụng vào vật khi vật đang đứng yên.
  • Lực ma sát nghỉ có độ lớn đúng bằng độ lớn của lực tác dụng lên vật. Lực ma sát sẽ nghỉ có độ lớn cực đại ngay khi vật đó bắt đầu chuyển động.
  • Khi vật trượt, lực ma sát trượt sẽ nhỏ hơn so với lực ma sát nghỉ cực đại.
  • Khi một vật chịu tác động của lực ma sát nghỉ thì vật không bị ảnh hưởng bởi các lực khác.

Ứng dụng của lực ma sát trong đời sống

Lực ma sát xuất hiện ở đâu? Lực ma sát luôn xuất hiện trong tự nhiên, diễn ra xung quanh nhưng có lẽ chúng ta không hề để ý tới. Ứng dụng của lực ma sát rất rộng và phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Tác dụng của lực ma sát
Tác dụng của lực ma sát
  • Lực ma sát giúp cho các phương tiện di chuyển không bị trượt bánh tại những khúc cua hoặc các đoạn đường trơn.
  • Lực ma sát có tác dụng giữ cho các vật thể và con người đứng yên trong không gian, trên mặt đất.
  • Lực ma sát giúp chúng ta có thể dễ dàng cầm nắm một vật trên tay. Việc đinh được giữ lại trên tường cũng là nhờ có lực ma sát…
  • Lực ma sát có khả năng sinh ra nhiệt năng, nó được ứng dụng nhằm mục đích đánh lửa hay dùng trong đá lửa. Ngoài ra, theo một số giả thuyết thì trong thời tiền sử, nó đã được dùng để làm công cụ tạo ra lửa.
  • Lực ma sát còn được xem như lực phát động giúp cho các vật chuyển động. Ví dụ: khi ô tô đang chuyển từ trạng thái đứng yên sang di chuyển thì lực đẩy do động cơ sinh ra sẽ làm chuyển động tuabin, truyền một lực tới các bánh xe.
  • Lực ma sát được ứng dụng trong việc phanh xe và giảm tốc độ của các phương tiện giao thông di chuyển trên Trái Đất.
  • Lực ma sát còn được sử dụng để thay đổi hình dạng của các bề mặt trong một số lĩnh vực như sơn mài, đánh bóng,…

Một số cách giảm lực ma sát

Lực ma sát có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Tuy nhiên, lực ma sát có thể có hại như làm mòn bề mặt, cản trở chuyển động, sinh ra nhiệt gây nên hiện tượng cháy nổ,… Do đó, người ta sẽ tìm cách giảm bớt lực ma sát để hạn chế các tình huống xấu có thể xảy ra.

Lực ma sát có thể có hại
Lực ma sát có thể có hại
  • Chuyển ma sát trượt thành ma sát lăn: Ví dụ như ổ bi xe giúp giảm ma sát đáng kể cũng như giảm khả năng trục xe bị bào mòn.
  • Làm giảm bớt ma sát tĩnh: Ví dụ khi một đoàn tàu hỏa khởi động, đầu tàu thường sẽ bị giật lùi. Điều này sẽ giúp cho đầu tàu kéo từng toa đi và chỉ cần chống lại lực ma sát tĩnh ở từng toa chứ không phải lực ma sát tĩnh của cả đoàn tàu.
  • Thay đổi bề mặt tiếp xúc: thay đổi tính chất của bề mặt sẽ giúp giảm ma sát. Ví dụ như làm nhẵn bề mặt bằng các chất bôi trơn như dầu nhớt hay mỡ bôi trơn đối với các bề mặt rắn. Điều này có tác dụng làm giảm bớt hệ số ma sát giảm khả năng bị bào mòn và giảm sinh nhiệt.
  • Làm giảm tải trọng: Lực ma sát tỷ lệ thuận với lực pháp tuyến tác dụng vào vật, đồng nghĩa với việc nó tỷ lệ thuận với trọng lượng của các vật thể. Vì vậy, giảm tải trọng bằng việc giảm trọng lượng hoặc giảm áp lực với vật thể sẽ giúp làm giảm lực ma sát.

Trên đây là các kiến thức cần thiết, liên quan đến chủ đề lực ma sát là gì, có mấy loại lực ma sát. Hy vọng thông qua bài viết, các em học sinh có thể học tập thật tốt và biết cách ứng dụng các kiến thức lý thuyết được học vào bài tập và thực tế một cách hiệu quả.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *